[發(fā)明專利]具有抗速度飽和的微分優(yōu)先水輪機PID調(diào)速器控制方法

有效

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• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107514333B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 南海鵬;門闖社
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學
• 主分類號: F03B15/00
• 分類號: F03B15/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 成丹

本發(fā)明公開了具有抗速度飽和的微分優(yōu)先水輪機PID調(diào)速器控制方法，PID模塊輸出值為比例項、積分項以及微分項輸出值之和，針對比例項的速度飽和，將比例項輸出值的變化速度限制在接力器開啟速度與關(guān)閉速度之間；針對積分項速度飽和，采用當比例項速度受限或調(diào)節(jié)器輸出幅值受限時停止積分項累積；鑒于微分形成的飽和區(qū)域R_D較小，為保證調(diào)速器的超前校正作用對微分項輸出值的速度不進行限制。本發(fā)明具有抗速度飽和的微分優(yōu)先水輪機PID調(diào)速器控制方法，能夠提高水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有抗速度飽和的微分優(yōu)先水輪機PID調(diào)速器控制方法。

背景技術(shù)

孤網(wǎng)大負荷擾動下水輪發(fā)電機組調(diào)節(jié)不穩(wěn)定現(xiàn)象頻發(fā)，渭沱水電站、滿拉水電站、馬跡塘電站、瑞麗江一級水電站等多個水電站均出現(xiàn)這一問題。經(jīng)分析引起這一問題的主要原因是調(diào)速器的接力器速度因調(diào)節(jié)保證的要求受到限制使PID調(diào)節(jié)器產(chǎn)生速度飽和，而在并入大電網(wǎng)情況下這一問題對調(diào)節(jié)品質(zhì)不帶來明顯影響，因此目前的水輪機調(diào)速器控制方法均不具有抑制調(diào)節(jié)器速度飽和的作用，進而在孤網(wǎng)大負荷擾動下因調(diào)節(jié)器速度飽和引起系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)下降、系統(tǒng)穩(wěn)定性不足、甚至調(diào)節(jié)過程發(fā)散等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有抗速度飽和的微分優(yōu)先水輪機PID調(diào)速器控制方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)在大擾動中因速度飽和引起系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)下降、系統(tǒng)穩(wěn)定性不足、甚至調(diào)節(jié)過程發(fā)散的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，具有抗速度飽和的微分優(yōu)先水輪機PID調(diào)速器控制方法，針對比例項的速度飽和，將比例項輸出值的變化速度限制在接力器開啟速度與關(guān)閉速度之間；針對積分項速度飽和，采用當比例項速度受限或調(diào)節(jié)器輸出幅值受限時停止積分項累積；鑒于微分形成的飽和區(qū)域R_D較小，為保證調(diào)速器的超前校正作用對微分項輸出值的速度不進行限制。

本發(fā)明的特點還在于：

PID模塊輸出值y_PID(k)為比例項、積分項以及微分項輸出值之和，具體為：

y_PID(k)＝y(tǒng)_P(k)+y_I(k)+y_D(k) (1)

其中，k為計算周期數(shù)；y_P(k)為第k個計算周期的比例項輸出值；y_I(k)為第k個計算周期的積分項輸出值；y_D(k)為第k個計算周期的微分項輸出值；

當比例項輸出值的變化速度超出最快速度限制時按最快速度變化，否則其輸出值等于比例增益與頻率偏差的乘積，即

其中，條件C為K_P△f(k)-y_p(k-1)≥v_maxT；K_P為比例增益；Δf(k)為第k個計算周期的頻率偏差；v_max為導葉最快開啟速度，v_max＝1/T_O；T為采樣周期，s；條件D為v_minT≥K_P△f(k)-y_p(k-1)；v_min為導葉最快關(guān)閉速度，v_min＝-1/T_C。

當PID輸出值y_PID幅值受限時該周期內(nèi)不進行積分累積；當y_P的變化速度受限時該周期內(nèi)不進行積分累積，即積分項輸出為：