水轮机微机调速器的开发和研究

摘要

水轮机调节系统是集机、电、液的综合系统，它是以水轮机调速器为控制器，以水轮发电机组作为控制对象的自动控制系统，主要通过对机组的转速进行自动控制，维持机组转速恒定，保持电网频率稳定，因此控制系统性能的好坏，将直接关系到机组及电网能否安全正常运行。水轮机微机调速器是水轮机控制系统中的重要设备。目前，国内外的调速器绝大多数采用的仍是PID或PI型调节规律。合理地选择PID调节器参数对水轮发电机组安全、可靠地运行具有重要的作用，而且也是改善水轮机调节系统的鲁棒性和动态品质的主要手段。随着微机性能的不断提高，微机调速器逐渐成为调速器领域的主流。本文对水轮机微机调速器的硬件和软件进行了设计和说明，并且开发了基于虚拟仪器Labwindows/CVI语言的水轮机调速器控制及测试平台，可实现数据采集与存储、调速器运行的监控及测试。针对PID调节，介绍了一种利用遗传算法对系统的调节器参数Kp、Ki、Kd进行优化的方法以及基于matlab的整定效果仿真。仿真结果表明，该方法有效地消除了参数整定对参数初值的依赖性，使得寻优效率大大提高，同时具有很强的鲁棒性。而且，基于遗传算法的水轮机调节系统PID参数的优化整定方法，算法简单，控制系统性能指标良好，且优于根据传统公式整定的水轮机调节系统。