一种附加阻尼控制器、水轮机调速器及水轮机控制系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109904863A(43)申请公布日2019.06.18(21)申请号201910026448.3(22)申请日2019.01.11(71)申请人四川大学地址610000四川省成都市一环路南一段24号(72)发明人王渝红陈阳曾琦王媛(74)专利代理机构成都时誉知识产权代理事务所(普通合伙)51250代理人陈千(51)Int.Cl.H02J3/24(2006.01)H02J3/38(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图1页(54)发明名称一种附加阻尼控制器、水轮机调速器及水轮机控制系统(57)摘要本发明公开了一种附加阻尼控制器、水轮机调速器及水轮机控制系统，所述附加阻尼控制器与水轮机调速器配合使用；所述附加阻尼控制器的输入为调速器的输入量；所述附加阻尼控制器的输出作为调速器的控制器输出叠加值；在所述水轮机调速器附加阻尼控制器的输入、输出之间，设置有相互串联的低通滤波器、隔直环节、多个相位补偿环节、增益调节环节。在此基础上，还构建了水轮机调速器及水轮机控制系统。通过本发明，使得系统超低频振荡得到了有效抑制，小干扰稳定性得到提升。CN109904863ACN109904863A权利要求书1/3页1.一种附加阻尼控制器，其特征在于，所述附加阻尼控制器与水轮机调速器配合使用；所述附加阻尼控制器的输入为调速器的输入量；所述附加阻尼控制器的输出作为调速器的控制器输出叠加值；在所述水轮机调速器附加阻尼控制器的输入、输出之间，设置有相互串联的低通滤波器、隔直环节、多个相位补偿环节、增益调节环节。2.一种如权利要求1所述的附加阻尼控制器，其特征在于，所述低通滤波器的结构为：所述隔直环节的结构为：所述相位补偿环节的结构为：所述增益调节环节为K；所述相位补偿环节为3个。3.一种水轮机控制器，其特征在于，所述水轮机控制器包含调速器和附加阻尼控制器；所述调速器的输入、输出之间，设置依次串联的PI环节、机械系统，所述PI环节为相并联的比例环节、积分环节，所述比例环节的输出、积分环节的输出、附加阻尼控制器的输出进行正叠加，产生控制叠加信号，作用于机械系统；所述控制叠加信号作为负反馈信号，与调速器的输入量相叠加。4.一种如权利要求3所述的水轮机控制器，其特征在于，包含如权利要求1-2之一所述的附加阻尼控制器。5.一种如权利要求4所述的水轮机控制器，其特征在于，所述比例环节的结构为Kp，所述积分环节的结构为KI/s，所述调差环节的结构为Bp，所述机械系统的结构为6.一种水轮机控制系统，其特征在于，所述水轮机控制系统包含水轮机控制器，以及系统模型，所述水轮机控制器、系统模型依次连接；所述系统模型包含网络中的所有水轮机，系统模型的输入为扰动源水轮机的输入信号，输出为输入电网的频率信号；所述水轮机控制器为权利要求3-5之一所述的水轮机控制器。7.一种如权利要求6的水轮机控制系统，其特征在于，所述系统模型的辨识方法包括如下步骤：SS1：采集稳态运行时系统频率信号x1(n)，同一采样时间范围内，在发电机调速器施加2CN109904863A权利要求书2/3页功率低幅值阶跃扰动后，采集系统频率信号x2(n)；SS2：确定待辨识信号x(n)，x(n)＝x2(n)-x1(n)，将x(n)表示为：jθk式中，Ts为采样周期，P的取值为信号实际含有的实正弦分量个数的2倍，ck＝ake，其中，ak、θk、σk、ωk、分别为第k个振荡模式的幅值、相位、衰减因子和角频率，w(n)为白噪声；SS3：构建Hankel矩阵：式中，L>P，M>P，L+M-1＝N；SS4：奇异值分解Hankel矩阵：X＝UΛVH将矩阵X的奇异值作为对角元素照大小排列形成对角阵Λ，将矩阵V按奇异值的大小划分成信号子空间VS和噪声子空间VN，上标H表示共轭转置；令V1为Vs去掉最后一行得到的矩阵、V2为Vs去掉第一行得到的矩阵，将[V1、V2]构成的矩阵进行特征值分解，[V1][V2]＝QΛRT，将R分成四个P×P的矩阵-1计算R12R22的特征根λK(k＝1,2,…，P)，从而可知信号中各分量的频率、衰减因子和阻尼比分别为：SS5：采用最小二乘法计算出幅值和初始相位，得到阶跃扰动下系统时域表达式，进而求得系统低阶线性化模型G(s)。8.一种如权利要求7所述的水轮机控制系统，其特征在于，所述SS5的具体实现方法为：考察N点采样信号，有：Y＝λC式中，Y＝[x(0),x(1),…,x(N-1)]TTC＝[c1,c2,…,cp]3CN109904863A权利要求书3/3页用最小二乘法求解可得C＝(λHλ)-1λHY再据此获取系统低阶线性化模型G(s)。4CN109904863A说明书1/6页一种附加阻尼控制器、水轮机调速器及水轮机控制系