小型水力发电机组调速系统的研究与设计

发布时间：2017-04-30 00:16

  本文关键词：小型水力发电机组调速系统的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水力发电系统是个复杂的系统,其中存在非线性环节,很难用常规的数学表达式表达。于是,我们在寻求一种,既简单又准确,不仅满足工程上的对静态性能的要求,而且有很好的动态性能,我们在实践中发现,很多水力发电机组调速系统中的步进电机在使用一段时间后,有很大被烧坏的可能,经研究发现,这主要是因为控制算法复杂,使得误动、盲动次数过多,导致步进电机在每次调速过程中发热过大,于是本文在总结前人基础之上,着重讨论一种基于九点控制算法的S7-1200 PLC水轮机调速器。本文首先介绍了水轮机组调速系统的发展历史,然后分别对机械液压型调速器、电气液压型调速器和微机型(PLC)调速器做了简单的介绍。并对现有的调速控制策略做了一些简述。着重讨论了PLC型调速系统,分析了一般微机型调速系统的各个组成部分。又讨论了一些智能控制算法,着重强调了一个受模糊控制启发而产生的九点控制算法,并且根据水轮机组各部分的特性,建立起各个模块的数学模型,在以上基础之上,具体分析了九点控制算法的一些特性,和应用在水轮机组调速系统的可能性,最后和PID控制做了对比,并给出仿真模型和对比波形。本文在分析以往的成果之上,采用西门子最新的一款PLC S7-1200,对基于此款PLC的调速器进行了一般设计。根据调速器和S7-1200的特性,配置了I/O口资源,给出了硬件连接图,并有CAD附图,此外,给出了基于九点控制算法的软件流程图,以及核心算法梯形图。本文对于小型水力发电机组调速系统的研究和设计有一定的参考价值,对于新型智能控制算法应用到实际生产中也有一定的参考经验。
【关键词】：水轮机组调速系统 九点控制算法 PLC S7-1200 Matlab
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV734.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题来源和研究意义及背景8-9
• 1.2 水力发电机组调速系统的发展历程9-11
• 1.2.1 机械液压型调速器9-10
• 1.2.2 电气液压型调速器10-11
• 1.2.3 微机型调速器11
• 1.3 主要的一些现有控制策略11-13
• 1.4 本文的主要研究工作13-14
• 第2章 一般微机型水轮机组调速系统14-26
• 2.1 综述14
• 2.2 水轮机组调速系统的工作原理14-16
• 2.3 调节对象的特征参数16-18
• 2.3.1 水轮机过水管道存在的水流惯性17
• 2.3.2 水力发电机组存在的机械惯性17-18
• 2.4 微机型调节系统的结构和运行18-26
• 2.4.1 微机型调节系统的结构18-19
• 2.4.2 调速系统的频率测量19-21
• 2.4.3 基于步进电机的电液随动系统21-23
• 2.4.4 微机调节器的PID传递函数和程序编制23-26
• 第3章 水轮机组调速系统模块化分析26-35
• 3.1 水轮机组调速系统的SUMLINK基本仿真模块的组成26
• 3.2 电液随动系统模型26-28
• 3.3 水轮机组的压力引水系统模型28-29
• 3.4 水轮机模型29-31
• 3.5 发电机及负荷数学模型31-33
• 3.6 水轮机组调速系统整体模型33-35
• 第4章 智能控制以及九点控制算法35-44
• 4.1 智能控制的产生和发展35-37
• 4.1.1 智能控制的产生35-36
• 4.1.2 智能控制的发展36-37
• 4.2 智能控制的概念37-38
• 4.3 智能控制的结构理论38-40
• 4.4 研究智能控制所采用的数学工具40-41
• 4.5 九点控制算法41-44
• 4.5.1 九点控制算法的提出和定义41-42
• 4.5.2 九点控制算法的一些特点42-44
• 第5章 九点控制策略及在水轮机组调速系统的应用和仿真44-60
• 5.1 九点控制算法44-46
• 5.1.1 九点控制算法原理44-45
• 5.1.2 九点控制算法的分析工具以及特点45-46
• 5.2 九点控制算法分析46-58
• 5.2.1 九点控制策略原理分析46-51
• 5.2.2 九点控制作用过程分析和动态响应分析51-56
• 5.2.3 偏差零带和偏差变化率零带对系统运动的影响56-58
• 5.3 九点控制器在水轮机组的仿真58-60
• 第6章 基于西门子S7-1200的软硬件实现60-71
• 6.1 调速器中控制器选型——西门子S7-120060-61
• 6.2 S7-1200 I/O .配置61-63
• 6.3 系统流程设计63-67
• 6.4 核心算法梯形图设计67-71
• 第7章 总结与展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75
• 附录 CAD图75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 孙晓明,周荣,张南纶,王治祥;九点控制器增益参数研究[J];武汉理工大学学报;2002年08期

2 张峰,张南纶,曾亮;九点控制器稳态控制策略分析[J];武汉理工大学学报;2003年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 冯爱民;基于九点控制器的温度控制系统的研究[D];武汉理工大学;2006年

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本文编号：335905