超臨界機組協(xié)調系統(tǒng)頻域分析及自抗擾控制.pdf

1、超臨界火電機組因其具有效率高、排放低等優(yōu)點逐漸成為我國電網的主力機組。而隨著用戶對用電質量需求的日益提高和具有隨機性特征的風能、太陽能等新能源的大規(guī)模并網，使得超臨界機組參與電網調峰調頻已成為常態(tài)。為確保電網供電質量，對機組的協(xié)調控制品質提出了更高的要求。常規(guī)PID協(xié)調控制策略缺乏量化概念，引入了較多的輔助環(huán)節(jié)和非理論的技巧成分，使得機爐協(xié)調控制的結構非常復雜，參數(shù)整定調試不但繁瑣耗時更依賴于經驗，往往導致機組協(xié)調控制品質無法滿足電網要

2、求。
　　自抗擾控制(ADRC)通過擴張狀態(tài)觀測器(ESO)對不確定總和擾動量的實時估計及動態(tài)線性補償，使非線性系統(tǒng)變?yōu)橐子谠O計的串聯(lián)積分器型，可有效提高復雜系統(tǒng)的控制品質。線性自抗擾控制(LADRC)因其反饋結構和ESO采用線性形式，使得自抗擾控制的理論分析得以進一步發(fā)展，又由于其參數(shù)整定大大簡化，便于實際應用。應用研究表明LADRC對復雜非線性不確定對象具有很強的控制能力。
　　為此，本文將線性自抗擾控制技術應用于超臨界

3、機組協(xié)調控制。針對某超臨界機組協(xié)調系統(tǒng)的控制結構和動態(tài)特性進行研究，采用改進遺傳算法對系統(tǒng)模型進行辨識，基于偽對角化對所辨識模型進行了頻域分析并進行靜態(tài)解耦，在此基礎上設計了超臨界機組協(xié)調系統(tǒng)自抗擾控制方案，并開展了深入的仿真實驗研究。
　　論文主要工作如下:
　　1、以某超臨界機組為對象，借助該機組的全范圍仿真機進行多變量協(xié)調系統(tǒng)的階躍擾動試驗和系統(tǒng)動態(tài)特性分析;對協(xié)調系統(tǒng)的現(xiàn)有邏輯控制結構進行分析和簡化，給出該協(xié)調系統(tǒng)所

4、用控制器的復雜非線性模型，并對其特點進行了深入分析。
　　2、利用Matlab與該機組全范圍仿真機實時通訊，獲取機組變負荷仿真運行數(shù)據，應用改進的遺傳算法對機組協(xié)調系統(tǒng)不同負荷點的模型進行辨識，階躍響應結果表明所辨識模型可靠;利用逆奈奎斯特陣列法對上述模型進行頻域分析，基于偽對角化對系統(tǒng)了進行靜態(tài)解耦設計，便于后續(xù)系統(tǒng)控制器設計。
　　3、對線性自抗擾控制器的結構進行了分析，研究了其參數(shù)整定規(guī)律，為基于LADRC的協(xié)調系統(tǒng)控

5、制器設計和優(yōu)化奠定了基礎;將偽對角化解耦和線性自抗擾技術結合，在Simulink環(huán)境下建立了超臨界機組的協(xié)調系統(tǒng)對象及自抗擾控制模型，進行了負荷及主汽壓力的定值擾動仿真實驗。仿真結果表明所提出的基于偽對角化的LADRC控制策略明顯優(yōu)于同結構的PID控制。
　　4、在Star-90仿真系統(tǒng)的準現(xiàn)場環(huán)境下，構建了三種不同的協(xié)調系統(tǒng)復合自抗擾控制器:基于Star-90和Matlab混合編程的協(xié)調系統(tǒng)復合自抗擾控制器設計，該策略便于自抗擾

6、控制器的各參數(shù)的實時觀測和整定，便于對歷史實驗數(shù)據的分析、查詢和調用，為實際應用奠定基礎;采用Star-90仿真平臺自有模塊搭建協(xié)調系統(tǒng)的復合自抗擾控制器，該策略更接近于在電廠DCS系統(tǒng)上的工程組態(tài)和實際應用;在Star-90仿真平臺，采用C++編程設計LADRC的ESO并將其嵌入仿真機，結合自有模塊搭建協(xié)調系統(tǒng)的復合自抗擾控制器，該策略能有效提高算法所用機時，提高系統(tǒng)控制性能。給出了控制器參數(shù)的整定規(guī)律，仿真驗證了控制器及參數(shù)整定方法