[發明專利]非線性隱極水輪發電機水門與勵磁聯合調節方法和系統有效
| 申請號： | 202010035780.9 | 申請日： | 2020-01-14 |
| 公開（公告）號： | CN111237116B | 公開（公告）日： | 2021-04-09 |
| 發明（設計）人： | 王萬成;邱松;徐佼 | 申請（專利權）人： | 河海大學 |
| 主分類號： | F03B13/00 | 分類號： | F03B13/00;F03B11/00;F03B15/00 |
| 代理公司： | 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224 | 代理人： | 朱遠楓 |
| 地址： | 210098 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 非線性 水輪發電機 水門 聯合 調節 方法 系統 | ||
1.非線性隱極水輪發電機水門與勵磁聯合調節方法，其特征在于，包括如下步驟:
步驟SS1：采集隱極水輪發電機的發電機轉子角轉速、水門開度、有壓引水管道流量、發電機功角和發電機輸出電磁功率；根據采集的數據建立隱極水輪發電機的水門與勵磁聯合調節系統的非線性數學模型；
步驟SS2：選擇特定的坐標變換，將所述非線性數學模型進行精確狀態反饋線性化，得到線性化后的標準型系統，所述標準型系統包括相對階分別為一階和三階的兩個子系統，并將零動態歸入選定的一階線性子系統進行調節；
步驟SS3：根據非最小相位三階子系統系統控制器的一般形式建立非最小相位子系統狀態方程；
步驟SS4：利用DSP控制器作為控制核心實現水輪發電機組水門與勵磁聯合調節控制；
所述非線性數學模型包括：隱極發電機為三階模型采用單機無窮大系統，水輪機部分為二階系統，機組的動力模型為：
其中δ為發電機功角，ω為發電機轉子角速度，Pm為水輪機輸出機械功率，μ為水門開度，E′q為q軸暫態電勢，系統控制輸入為水門控制量u和勵磁控制電壓Vf；其他參數意義：ω0為同步角速度，VS為無窮大母線電壓，D為發電機阻尼系數；H為發電機慣性常數，Tw為水擊時間常數，Ts為伺服馬達時間常數，μ0為水門初始位置，x′d為d軸暫態電抗；xd為d軸同步電抗；雙回路運行時：xdΣ＝xd+xT+xL/2；x′dΣ＝x′d+xT+xL/2；xT為變壓器電抗；xL為單條線路電抗；Td0為勵磁繞組時間常數；xf故障接地小電抗，被控輸出電磁功率為Pe，表達式如下：
所述步驟SS2具體包括：
選取如下坐標變換：
引入反饋控制律v＝[v1 v2]T，將步驟SS1中的非線性控制系統化為如下標準型：
將零動態歸入階數為3的線性子系統，將系統變為兩個子系統，分別表示如下:
2.根據權利要求1所述的非線性隱極水輪發電機水門與勵磁聯合調節方法，其特征在于，對于第二個三階子系統其控制器的一般形式為：
v2＝-k1(δ-0.5)-k2(ω-1.0)-k3z23-k4(η-2.4)+vNL
其中，待定參數K＝[k1 k2 k3 k4]為行增益向量用于調節子系統中線性部分，待定參數vNL是非線性補償項。
3.根據權利要求2所述的非線性隱極水輪發電機水門與勵磁聯合調節方法，其特征在于，通過極點配置理論確定待定參數K；通過李雅普諾夫穩定性理論確定待定參數vNL。
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