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非线性鲁棒控制调速器的混合仿真实验研究摘要:本文研究了非线性鲁棒控制规律在微机水轮机调速器上的应用,介绍了采用鲁棒控制规律的微机水轮机调速器的混合仿真实验情况,着重比较了非线性鲁棒控制和常规PID控制在短路试验、线路切除试验等不同情况下的调节效果,实验结果说明了非线性鲁棒控制在电力系统过渡过程动态调节中能起到好的作用,比目前常规控制具有一定的优越性。关键字:非线性鲁棒仿真短路试验 线路切除0前言针对水电机组的安全稳定控制,目前主要是在励磁系统中增加PSS(电力系统稳定器)附加控制功能来增强系统的阻尼,对于这方面的研究和实践也比较多,并且取得了一定的效果,但这些研究大多没有考虑水轮机调速系统的作用。水轮机调节系统是一个复杂的非线性系统,必须综合考虑压力引水系统、水轮机、发电机和输配电系统,才能较好地取得控制效果。以前的观点,认为由于水流惯性“反调”影响以及导叶关闭速度的限制,当电力系统受到干扰产生振荡时水轮机调速器起到的作用很有限,但由于调速器直接改变的是输入的原动功率,因此采用合适的控制规律,通过调速系统的特殊控制,可在短时间内使系统自动恢复到同步,避免事故扩大。可见研究调速器的非线性鲁棒控制规律,对于改善电力系统的稳定性,提高系统的抗干扰能力,具有一定的意义和作用。非线性鲁棒控制规律的实现从以前的研究成果来看(参考文献[1][2]),最终的控制规律实际上是:七个变量的线性组合,七个变量中需要测量四个量:转速、导叶开度、机械功率、电磁功率。其它一阶、二阶导数、积分可以通过测量值来计算。控制规律可用图1-1来表示。图中:u+PGV实际上是导叶开度的给定值,图中PGV是负荷的给定值,至于右边的PI调节框图,我们一般称为导叶副环,常规控制一般采用位置式PID控制,最终输出的是对应导叶位置的电压给定信号,而导叶闭环则由模拟比例放大电路来实现,由于SAFR2000水轮机调速器采用32位CPU,运算速度和精度较高,所以将导叶PI闭环移到软件里来进行,只要导叶采样和控制周期远远大于接力器时间常数,这样做是可以取得满意的效果(软件目前采用10ms周期)。最终控制输出的实际上是对应偏差的增量信号。图1:~K7主要和水流惯性时间常数Tw、接力器时间常数Ty、发电机转动惯量时间常数Ta有关,不含复杂的电力网络参数,其基本表达式为:,,,,,上式中P31,P32,ati不等式的正定解P距阵中的元素。表示干扰对输出的影响,一般考虑在1~2之间,(ati方程求解)功能,可以计算形如:方程中的P距阵,利用MATLAB计算出以上P距阵,便可求得K1~K7。以下以是安康电厂为例的计算结果():输入安康电厂原始参数:TaTwTyTs(关闭时间)Y(导叶行程)H(水头)H(设计)~:Ta、Tw、Ty,采用MATLAB软件计算可得K1~K7系数如下:K1K2K3K4K5K6K7-----1所示控制规律移植到程序中,并调整接力器全关时