小型水电站水轮机控制策略研究

发布时间：2020-07-20 10:30

【摘要】：随着小水电站的智能化发展,保障小水电发电的可靠性也随之成为一项重要的任务,而衡量发电可靠性的重要指标就是水轮机控制系统的输出频率。目前普遍所采用的PID控制对水轮机控制系统进行调节的方法,无法平衡快、准、稳这三者之间的相互关系,并有太多控制上的局限性。因此,要保证系统在频率或负荷扰动,尤其是小波动的情况下,能够更加稳定地运行,并且有自我调节,参数自整定的能力。本研究引入了更加符合水轮机控制系统的分数阶控制,以及具有自我学习的单神经元自适应控制,以能更好的保证水电站水轮机系统运行的稳定性。本文根据PID控制理论、分数阶PIλ控制理论、单神经元自适应控制理论以及系统仿真方法,分析了三种控制器的实现方式和过程,建立其相应的数学模型;根据水电站的工作原理以及水轮机控制系统原理,对水轮机引水系统,液压系统,水轮机,发电机,控制器进行模块化数学模型和仿真模型的建立,并组建成水轮机控制系统模型;在MATLAB/SIMULINK环境下,基于PID控制理论、分数阶PIλ控制理论、单神经元自适应控制理论,对一小型水电站的水轮机控制系统分别进行了频率扰动和负荷扰动仿真试验。仿真结果表明,分数阶PIλ控制器具有一定的适应性,系统能够很好地克服扰动,并且波动的幅度比较小,超调量小;单神经元自适应控制系统具有很小的超调量和较强的鲁棒性,并且过渡过程平滑,系统能够更快稳定,这两种控制器不仅对于小型水电站的设计提供了理论依据,而且也将促进小水电的智能化发展。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV734.1
【图文】：

通过理论分析可以看出，当五个参数设 更加优秀的控制效果，从而大幅度的提高控制2 所示、控制器与参数的关系如图 2.3 所示。图 2.2 分数阶 PID 闭环结构框图 Structure block diagram of fractional order PID closed-

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小型水电站水轮机控制策略研究机控制系统的数学模型及仿真模型轮机控制系统原理发电的工作原理是上游水库水流经过引水隧道、压力管道、水轮机、流经流通过水轮机时，带动发电机旋转发电，电能输出到电网，其发电的多少受到水轮机调节系统的控制[8]，如图 3.1 所示。

【参考文献】

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本文编号：2763322