一种汽轮发电机主汽门开度动态面控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102566419A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102566419A(43)申请公布日2012.07.11(21)申请号201210037453.2(22)申请日2012.02.17(71)申请人北京国电蓝天节能科技开发有限公司地址100081北京市海淀区大柳树富海中心3号楼1501(72)发明人刘奕宁徐则林刘金琨(74)专利代理机构北京慧泉知识产权代理有限公司11232代理人王顺荣唐爱华(51)Int.Cl.G05B13/00(2006.01)权利要求书权利要求书3页3页说明书说明书66页页附图附图44页(54)发明名称一种汽轮发电机主汽门开度动态面控制方法(57)摘要本发明一种汽轮发电机主汽门开度动态面控制方法，它有四大步骤：步骤一、主汽门开度控制系统模型分析与构建；步骤二、汽轮发电机主汽门开度动态面控制设计；步骤三、跟踪性能检验与参数调节；步骤四、设计结束。本发明是针对主汽门开度控制系统模型，而给出的一种汽轮发电机主汽门开度动态面控制方法，它在保证闭环半全局系统稳定的基础上，实现了闭环系统汽轮发电机功角对预定轨迹的快速且精确跟踪。它在自动控制技术领域里具有较好的实用价值和广阔地应用前景。CN1025649ACN102566419A权利要求书1/3页1.一种汽轮发电机主汽门开度动态面控制方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：汽轮发电机主汽门开度控制系统分析与建模闭环控制系统采用负反馈的控制结构，输出量是汽轮发电机功角；所设计的闭环控制系统包括控制器环节和系统模型这两个部分；主汽门开度控制系统模型描述如下：其中：δ表示汽轮发电机功角；δ0表示汽轮发电机功角初值；ω表示发电机转子速度；ω0表示发电机转子速度初值；PH表示高压缸产生的机械功率；Pm表示原动机输出的机械功率；Pm0表示原动机输出的机械功率初值；D表示阻尼系数；H表示发电机转子的转动惯量；CML表示中低压功率分配系数；CH表示高压缸功率非配系数；表示发电机q轴暂态电势；V表示无穷大总线电压；表示发电机与无穷大系统间的等值电势；TH∑表示高压缸汽门控制系统等效时间常数；u表示汽轮发电机主汽门开度控制；为了便于设计，分别定义三个状态变量x1、x2、x3如下：x1＝δ-δ0x2＝ω-ω0x3＝PH-CHPm0这时(1)就可以写成其中：2CN102566419A权利要求书2/3页如此处理的目的是将系统化为清晰明了的下三角形式系统，便于控制设计；步骤二：汽轮发电机主汽门开度动态面控制设计汽轮发电机主汽门开度动态面控制设计是逐步递进的过程，一共分三个小步：第一小步：假设预定轨迹为x1d，定义第一个误差表面S1为S1＝x1-x1d(3)对(3)求导得到设计第一个虚拟控制量为其中：c1表示调节参数；将输入到如下一阶低通滤波器其中：τ2表示时间参数；x2d表示低通滤波器输出；第二小步：定义第二个误差表面S2为S2＝x2-x2d(7)对(7)求导得到设计第二个虚拟控制量为其中：c2表示调节参数；可以由(6)得到将输入到如下一阶低通滤波器其中：τ3表示时间参数；x3d表示低通滤波器输出；3CN102566419A权利要求书3/3页第三小步：定义第三个误差表面S3为S3＝x3-x3d(12)对(12)求导得到设计汽轮发电机主汽门开度动态面控制u为其中：c3表示调节参数；可以由(11)得到至此，得到了汽轮发电机主汽门开度动态面控制；步骤三：跟踪性能检验与参数调节这一步将检验系统跟踪性能是否满足设计要求，并且适当调节控制参数，借助于常用的数值计算和控制系统仿真工具Matlab7.0进行；参数c1、c2、c3、τ2、τ3为调节参数，若跟踪误差过大，不满足设计要求，则增大c1、c2、c3的值或减小τ2、τ3的值；一方面，增大c1、c2、c3相当于增大控制强度；另一方面，减小τ2、τ3相当于提高系统的响应速度；因此这两种办法都有助于提高系统跟踪性能；步骤四：设计结束整个设计过程重点考虑了三个方面的控制需求，分别为设计的简便性，闭环系统的稳定性，跟踪的快速精确性；围绕这三个方面，首先在上述第一步中确定了闭环控制系统的具体构成；第二步中重点给出了汽轮发电机主汽门开度动态面控制设计方法，包括三个小步骤；第三步中介绍了用以提高跟踪性能的参数调节方法；经上述各步骤后，设计结束。4CN102566419A说明书1/6页一种汽轮发电机主汽门开度动态面控制方法(一)技术领域[0001]本发明涉及一种汽轮发电机主汽门开度动态面控制方法，它是针对单机无穷大总线系统，而给出的一种汽轮发电机主汽门开度动态面控制方法，用于控制汽轮发电机功角，属于自动控制技术领域。(二)背景技术[0002]汽轮发电机的励磁控制和汽门调节是提高电力系统稳定性的两个重要手段。孙丽颖