双重控制策略在电站热工自动控制系统中的应用

摘要

大规模新能源电力迅速发展，其输出功率的随机波动性及并网所用电力电子设备对电网扰动的敏感性，使电力系统的安全稳定运行面临新的挑战，也给处于发电主导地位的火电机组的调峰调频能力提出更高的要求。合理利用火电机组的蓄能能够有效地提高的火电机组的调峰调频能力。实现火电机组的蓄能的高效利用，可以从测量、控制、运行、管理等多个方面入手，本文主要研究双重对象的控制问题。
　　以火电机组制粉系统、凝结水节流参与机组负荷调节过程及火电机组负荷-压力对象为例，分析被控对象所具备的共同特征，归纳得到双重对象一般特性：由两个输入通道和一个输出通道组成，其中一个输入通道呈现实际微分特性，另一个输入通道呈现大惯性大迟延特性。
　　介绍两种双重对象控制系统设计方法：补偿对象法和等效分析法。
　　补偿对象法是通过设计的补偿环节的作用将双重对象等效为单入单出对象，然后按照单回路负反馈控制思想进行控制系统设计的方法。针对几类典型传递函数形式的双重对象，通过数学计算给出相应补偿环节的传递函数，并取实例进行控制系统设计与仿真实验，结果表明：对于动态特性简单的双重对象，补偿环节形式简单，补偿对象法效果较好；对于动态特性复杂的双重对象，补偿环节的形式更加复杂，补偿对象法效果不佳。等效分析法是通过构造一个与两输入相关的输出，使双重对象等效为双入双出对象，然后借鉴解耦控制系统思想进行控制系统设计的方法。本文以火电机组“炉跟机”方式协调控制系统为例，结合运行数据，通过分析两耦合回路的耦合特性，可将双回路耦合对象等效为外扰输入+定值输入的双重控制对象。从逆向角度说明等效分析法的可行性。
　　对采用等效分析法设计的双重对象控制系统，提出一种调整幅度可量化的控制器参数整定方法，并对整定过程的收敛性进行数学证明。在600MW机组上进行试验，对比三种 AGC指令信号下控制器参数整定前后机组的控制效果，试验结果表明参数整定后机组控制品质得到明显改善。
　　综上所述，本文对双重对象特性进行分析并提出两种控制系统设计方法，从控制角度为解决火电机组蓄能深度利用的问题提供重要思路。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 双重控制问题研究动态

1.3 论文主要工作

第2章 双重对象特性分析

2.1 工程应用实例

2.2 双重对象模型

2.3 双重对象特性分析

2.4 本章小结

第3章 双重对象控制策略研究

3.1 补偿对象法

3.2 等效分析法

3.3 本章小结

第4章 双重对象控制系统的整定

4.1 控制器参数整定

4.2 收敛性分析

4.3 实例仿真

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢