[發明專利]功率優先可變速抽水蓄能機組PI調節器的參數確定方法

有效

• 申請號: 202110003071.7
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112803863B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 趙國鵬;張永鑫;李正;楊震
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P23/14;H02J3/28;H02J3/40
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明公開了一種功率優先可變速抽水蓄能機組PI調節器的參數確定方法及系統，本發明的方法考慮到抽水蓄能機組的轉速閉環控制系統的閉環傳遞函數很復雜，故分析各個參數對于閉環傳遞函數零極點圖的影響得到轉速控制閉環能夠穩定的PI參數的取值范圍。再考慮超調量和調整時間的要求以及定子側功率調節對于轉速的波動，得到PI參數最佳取值，使控制效果最佳。得到的參數能夠短時間內跟蹤轉速指令并達到穩定，且超調量不大。

技術領域

本發明涉及機組控制技術領域，特別是涉及一種功率優先可變速抽水蓄能機組PI調節器的參數確定方法及系統。

背景技術

對于需要進行并網運行的設備，一般需要其輸出電壓電流的頻率與電網頻率相一致，也就是恒頻運行，對于傳統的抽水蓄能機組，運行在同步速下，其頻率即為工頻。為使抽水蓄能機組在發電運行時提高其運行效益，在電動運行時能夠調節功率，減少空蝕等現象對于抽水蓄能機組壽命的影響，抽水蓄能機組需要運行在變轉速的狀態下，使得抽水蓄能機組的轉速能夠根據水頭等運行條件的改變進行調整。此時如何控制機組使其能夠實現上述調整便是最關鍵的部分，也就是如何控制機組，使抽水蓄能機組的變速恒頻運行成為現實，抽水蓄能機組存在兩種主流的變流系統拓撲結構：直驅式可變速抽水蓄能機組與雙饋式可變速抽水蓄能機組，直驅式可變速抽水蓄能系統的控制系統可分為三部分，分別為水泵水輪機控制系統、同步電機及機側換流器控制系統、網側換流器控制系統。其中網側換流器的控制目標是實現直流母線電壓的恒定及單位功率因數并網，因此可以和另外兩個控制系統解耦。水泵水輪機控制系統與同步電機控制系統耦合在一起，存在兩個可控量，分別是機組的運行轉速及機組輸出的功率，對于可變速抽水蓄能機組控制系統，最關鍵的一環就在于可變速抽水蓄能機組PI調節器參數的設計。

發明內容

本發明的目的是提供一種功率優先可變速抽水蓄能機組PI調節器的參數確定方法及系統，以實現功率優先可變速抽水蓄能機組的可變速抽水蓄能機組的PI調節器參數的確定。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種功率優先可變速抽水蓄能機組PI調節器的參數確定方法，所述參數確定方法包括如下步驟：

建立包含PI調節器的可變速抽水蓄能機組的轉速閉環控制系統的閉環傳遞函數；

根據所述閉環傳遞函數的零極點圖隨所述PI調節器的第一參數的變化過程，確定使所述閉環傳遞函數的零極點圖不存在右半平面極點時的第一參數所在的區間，作為第一參數的初始取值范圍；

根據所述閉環傳遞函數的零極點圖隨所述PI調節器的第二參數的變化過程，確定使所述閉環傳遞函數的零極點圖不存在右半平面極點時的第二參數所在的區間，作為第二參數的初始取值范圍；

在所述第二參數的初始取值范圍內獲取多個第二參數的取值，確定每個第二參數的取值對應的使轉速閉環控制系統在輸入階躍信號時穩定的第一參數的取值范圍，得到每個第二參數的取值對應的第一參數的取值范圍；

分別取每個第二參數的取值對應的第一參數的取值范圍與第一參數的初始取值范圍的交集，得到每個第二參數的取值對應的第一參數的最終取值范圍；

在多個所述第二參數的取值和每個第二參數的取值對應的第一參數的最終取值范圍中選取使轉速閉環控制系統超調量最小且調整時間最短的第一參數的取值和第二參數的取值，作為PI調節器的第一參數的最佳取值和第二參數的最佳取值。

可選的，所述建立包含PI調節器的可變速抽水蓄能機組的轉速閉環控制系統的閉環傳遞函數，具體包括：

建立所述轉速閉環控制系統的開環傳遞函數為：