抽水蓄能电站单机动态特性与控制性能仿真平台

摘要

本文主要研究抽水蓄能电站单机动态特性与控制性能，并对其建立仿真平台对各过渡过程动态特性进行仿真实现。针对水轮机调节系统的物理结构建立各模块传递函数，在稳定工况点附近为调节系统建立数学模型，并依据水轮机调节系统的数学模型建立仿真模型，研究抽水蓄能水轮机的十几种工况转换过程、机组并网等工作状态。 分析模型机理知，水轮机水头变化引起模型参数变化，动态特性亦变化。论文使用模型参考自适应控制方式对抽水蓄能水轮机进行自适应研究，结合李雅普诺夫稳定性理论和波波夫的超稳定性理论推导出使实际输出满足控制要求的控制器变化规则。 最后，分别使用PID控制器与模型参考自适应控制器对机组并网、过渡过程等工作状态进行控制仿真，研究水头变化后的动态特性。比较仿真结果可知，模型参考自适应控制较PID控制超调量小、调节时间短、稳定性好、控制性能良好，能够减小水轮机系统机械损伤。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 抽水蓄能电站概述

1．1．1 研究背景与意义

1．1．2 电站应用优势

1．2 水电机组研究现状

1．3 研究内容及实现方法

第2章 水轮机调节系统建模

2．1 水轮机调节系统组成结构

2．2 机械液压系统模块

2．3 引水系统与水轮机模块

2．3．1 引水系统部分建模

2．3．2 水轮机部分建模

2．4 发电机及负荷模块

2．5 水轮机调节系统方框图

2．6 本章小结

第3章 抽水蓄能水轮机典型工况仿真

3．1 抽水蓄能水轮机全特性曲线

3．2 抽水蓄能水轮机PID控制器

3．3 机组导叶规律控制

3．4 抽水蓄能水轮机仿真平台的建立

3．5 典型工况仿真

3．5．1 水轮机工况的启动与停止

3．5．2 水泵工况启动与断电过程

3．5．3 水泵工况切换至水轮机工况

3．5．4 水轮机工况切换至水泵工况

3．6 抽水蓄能水轮机并网功率特性

3．7 本章小结

第4章 抽水蓄能水轮机模型参考自适应控制

4．1 自适应控制理论

4．1．1 自适应控制研究重点

4．1．2 两种主要控制技术

4．2 自适应控制器推导

4．3 PID控制与自适应控制效果对比

4．3．1 PID与MRAC控制下水轮机的阶跃响应特性

4．3．2 PID与MRAC控制下水轮机并网功率特性

4．3．3 PID与MRAC控制下水轮机的启停

4．3．4 PID与MRAC控制下水轮机工况与水泵工况间的转换

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 研究结论

5．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢