水輪發(fā)電機組解耦控制系統(tǒng)研究.pdf

1、目前,水輪發(fā)電機組一般均采用相互獨立的頻率控制和勵磁控制裝置,將水輪發(fā)電機組的各種狀態(tài)信號統(tǒng)一起來實現(xiàn)綜合控制是提高機組控制性能的重要方法。但是,復雜的綜合控制系統(tǒng)結構必會帶來機組控制系統(tǒng)可靠性下降。因此,本文以綜合控制為基礎,結合解耦控制的特點,提出了一種水輪發(fā)電機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)學模型,運用極點配置理論設計了頻率控制系統(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

2、組廣義綜合控制對象不變條件下進行了解耦控制設計。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準,可得出對水輪發(fā)電機組實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)的配對關系選擇,得出用勵磁來控制機組電壓和用開度來控制機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)兩個獨立子系統(tǒng),然后運用基于極點配置狀態(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,將設計出的各種狀態(tài)反饋矩陣進行計算機仿真分析。仿真結果表明:解耦控制的動態(tài)過程與單獨頻率控制、單獨勵磁控制的動態(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,應用該方法設計的頻率控制系統(tǒng)和勵磁控制系統(tǒng),能夠在各自相互獨立工作情