水輪發(fā)電機(jī)組解耦控制系統(tǒng)研究.pdf

1、目前,水輪發(fā)電機(jī)組一般均采用相互獨(dú)立的頻率控制和勵磁控制裝置,將水輪發(fā)電機(jī)組的各種狀態(tài)信號統(tǒng)一起來實(shí)現(xiàn)綜合控制是提高機(jī)組控制性能的重要方法。但是,復(fù)雜的綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必會帶來機(jī)組控制系統(tǒng)可靠性下降。因此,本文以綜合控制為基礎(chǔ),結(jié)合解耦控制的特點(diǎn),提出了一種水輪發(fā)電機(jī)組解耦控制的新方法。首先,建立了頻率控制和勵磁控制的廣義對象數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用極點(diǎn)配置理論設(shè)計(jì)了頻率控制系統(tǒng)、勵磁控制系統(tǒng)以及綜合控制系統(tǒng)的最優(yōu)狀態(tài)反饋矩陣。其次,在水輪發(fā)電機(jī)

2、組廣義綜合控制對象不變條件下進(jìn)行了解耦控制設(shè)計(jì)。在解耦理論中,相對增益矩陣可用來判斷多輸入多輸出系統(tǒng)的耦合程度。通過計(jì)算廣義控制對象相對增益矩陣,根據(jù)其對角線上元素評判標(biāo)準(zhǔn),可得出對水輪發(fā)電機(jī)組實(shí)施解耦控制的必要性。并通過對操作變量(執(zhí)行量)與被操作變量(輸出量)的配對關(guān)系選擇,得出用勵磁來控制機(jī)組電壓和用開度來控制機(jī)組頻率的配對能夠最大限度地減少它們之間的耦合程度。再者,利用狀態(tài)反饋解耦控制理論將機(jī)組的廣義對象模型分解為勵磁控制(一階

3、積分型)和頻率控制(二階積分型)兩個獨(dú)立子系統(tǒng),然后運(yùn)用基于極點(diǎn)配置狀態(tài)反饋解耦算法,分別求出兩個子系統(tǒng)的狀態(tài)反饋矩陣。最后,將設(shè)計(jì)出的各種狀態(tài)反饋矩陣進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真分析。仿真結(jié)果表明:解耦控制的動態(tài)過程與單獨(dú)頻率控制、單獨(dú)勵磁控制的動態(tài)過程相比較,調(diào)節(jié)時間明顯縮短,超調(diào)量顯著減小;解耦控制與綜合控制相比較,調(diào)節(jié)時間基本相同,超調(diào)量稍微偏大,控制效果基本相同。綜上所述,應(yīng)用該方法設(shè)計(jì)的頻率控制系統(tǒng)和勵磁控制系統(tǒng),能夠在各自相互獨(dú)立工作情