發(fā)布時(shí)間：2021-11-15 08:58

　　水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)作為水電站控制的核心,其控制性能的優(yōu)劣將對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響同時(shí)也影響著電能的質(zhì)量,但是由于在實(shí)際工況下存在著多種不確定因素,使得水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的建模和精準(zhǔn)控制存在一定的困難,因此水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模型和控制方法的研究仍是目前需要研究的重點(diǎn)。本文首先在水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上分析了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)各部分的結(jié)構(gòu),并建立了可以滿足不同工況下的水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)綜合模型,以此為研究對象在MATLAB/Simulink上對其進(jìn)行建模仿真。由于不同規(guī)模的水電站其正常運(yùn)行時(shí)對頻率的誤差要求也不一樣,通常大型水電站的頻率誤差要求范圍一般是在?2.0HZ,而小型水電站對頻率誤差要求比較低通常只需控制在?5.0HZ范圍內(nèi)即可,但由于水電站調(diào)速系統(tǒng)存在極大的非線性、時(shí)變性,而常規(guī)的控制算法難以做到快速性和準(zhǔn)確性之間的平衡,因此本文前后總共使用了三種智能控制算法對控制器的三個(gè)PID參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)。首先是改進(jìn)蝙蝠算法,該算法通過引入慣性權(quán)重因子?賦予原蝙蝠算法記憶功能,算法前期給?賦予一個(gè)較大的值使算法全局搜索能力加大,后期接近目標(biāo)的時(shí)候給?賦予一個(gè)較小的值放慢飛行速度以加強(qiáng)對局部范圍的搜... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

調(diào)速器的靜態(tài)特性曲線

第二章水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)建模分析10節(jié)參數(shù)之間通過不斷的配合調(diào)整最終組合出一組最佳的PID調(diào)節(jié)控制參數(shù)使整個(gè)系統(tǒng)調(diào)控效果達(dá)到最佳，調(diào)速器動態(tài)特性曲線如圖2.2所示[37]：圖2.2調(diào)速器的動態(tài)特性曲線PID控制器三個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中的比例環(huán)節(jié)的主要功能是將系統(tǒng)的輸入按一定的比例進(jìn)行放大，在這一環(huán)節(jié)當(dāng)中系統(tǒng)按照一定的單位階躍響應(yīng)進(jìn)行輸入，信號通過這一環(huán)節(jié)以后會有一個(gè)輸出值，我們往往把這一環(huán)節(jié)之后的輸出稱作pk。積分環(huán)節(jié)表示輸入信號經(jīng)過這一環(huán)節(jié)時(shí)通過時(shí)間的不斷累加產(chǎn)生的輸出信號。微分環(huán)節(jié)，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)當(dāng)中微分環(huán)節(jié)往往可以用ssTklvd1/進(jìn)行表示，當(dāng)輸入信號經(jīng)過這一環(huán)節(jié)之后相當(dāng)于該信號對自己本身進(jìn)行微分。通過比例、積分、微分三個(gè)環(huán)節(jié)作用的疊加就可以得到PID調(diào)速控制器的單位動態(tài)階躍相應(yīng)曲線。三個(gè)環(huán)節(jié)如果相互配合得當(dāng)可以很好的解決調(diào)速器對整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制問題。2.1.1調(diào)節(jié)器模型經(jīng)過幾十年的發(fā)展，水輪機(jī)調(diào)節(jié)器發(fā)展到現(xiàn)在已有很多種類，最常見的幾種為：PI型調(diào)節(jié)器、串聯(lián)型PID調(diào)節(jié)器、并聯(lián)型PID調(diào)節(jié)器。三種類型當(dāng)中，并聯(lián)型PID調(diào)節(jié)器目前是市面上使用最廣泛的一種，其控制規(guī)律可描述為：)()()(tgdtgitgpxxkxxkxxku(2.2)其中u表示控制器的輸出，pk、ik、dk分別代表控制器的比例、積分、微分增益，gx代表機(jī)組輸入轉(zhuǎn)速，tx代表機(jī)組的輸出轉(zhuǎn)速。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用當(dāng)中，由于微分項(xiàng)對噪聲過于敏感，為了減少微分項(xiàng)對噪聲的敏感度，此時(shí)需對PID控制器結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形，變形后的傳遞函數(shù)為：

第二章水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)建模分析11skyybxxsTskskksyiPIDgptgcdiIDpP)())(1()((2.3)其中，cT代表控制器的微分時(shí)間常數(shù)，PIDy和(2.2)當(dāng)中的u一樣表示系統(tǒng)的輸出，pb表示為系統(tǒng)的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)，gy為主接力器的開度給定，水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的并聯(lián)PID傳遞函數(shù)框圖如下圖2.3所示[38]：圖2.3并聯(lián)PID調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)框圖2.1.2電液隨動系統(tǒng)模型水電站發(fā)電原理是將水從高處下落產(chǎn)生的重力勢能轉(zhuǎn)化為水流運(yùn)動過程中的動能對水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行不斷沖擊致使他旋轉(zhuǎn)進(jìn)一步產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，再經(jīng)機(jī)械液壓系統(tǒng)放大元件放大經(jīng)過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。因此發(fā)電的前提條件是首先要給水流一定的重力勢能以便下落過程中不斷加速獲得動能，所以通常水電站的水頭會設(shè)置在一定高度，與汽輪機(jī)不同之處在于，在獲得相同出力的情況下，水輪機(jī)所需的水流沖擊量要比汽輪機(jī)的進(jìn)氣沖擊量大幾十倍到上百倍，要對這么大的水流沖擊量進(jìn)行控制，因此必須要在調(diào)速器當(dāng)中設(shè)置一個(gè)足夠大的執(zhí)行元件。液壓系統(tǒng)具有將弱小的電氣信號進(jìn)行放大的功能，以方便系統(tǒng)對信號進(jìn)行識別。電液隨動系統(tǒng)的傳遞函數(shù)框圖如圖2.4所示：圖2.4電液隨動系統(tǒng)傳遞函數(shù)框圖圖2.4中y1T為二級接力器的時(shí)間常數(shù)，一般來說這個(gè)時(shí)間常數(shù)要遠(yuǎn)比主接力器的時(shí)間常數(shù)小得多，所以通常在實(shí)際計(jì)算當(dāng)中，二級接力器時(shí)間常數(shù)經(jīng)常可以忽略不計(jì)，y

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3496458