小网工况汽轮机数字电液伺服控制的研究

论文摘要

汽轮机数字电液伺服控制系统(DEH)是汽轮发电机正常运行的关键,提高DEH稳定性、可靠性及控制精度是该领域持之以恒的工作和挑战。小网工况下,电网对负荷变化敏感,频率波动幅度大,因此要求DEH一次调频动态响应快,稳态精度高。然而目前大多数DEH一次调频存在采样失真和运算延迟,导致频率得不到及时控制,降低了系统稳定性。再者,DEH中的液压执行部分——油动机,带动各蒸汽阀门开合。因此,提高控制油动机的伺服回路的可靠性与控制品质对于整个DEH稳定性具有较重要的意义。针对以上问题本文作了深入理论分析及研究.首先,设计了一次调频快速响应回路,并通过仿真分析回路动态响应特性,验证了其可行性。其次,设计了油动机双冗余位置伺服控制回路,建立了并联输入伺服阀及控制回路其它各个环节模型,从理论上以及仿真结果分析冗余控制方案动态性能及其可行性。最后,设计了油动机控制回路数字伺服控制器,针对液压伺服回路非线性以及参数时变的特点,采用模糊PID算法,并通过仿真验证其动态响应特性及控制精度。综上,针对小网工况汽轮机DEH所出现的问题,以及对控制品质的要求,本文提出了一系列控制策略和解决方案,仿真结果表明,本文所设计的控制回及数字伺服控制器动态特性好,控制精度高,提高了汽轮机DEH在小网工况运行时的稳定性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 DEH基本功能及结构
• 1.2.2 存在的问题及国内外研究现状
• 1.3 论文的研究内容
• 1.3.1 论文的主要工作
• 1.3.2 论文的结构安排
• 第二章 汽轮机控制系统一次调频快速响应回路设计
• 2.1 DEH一次调频概述
• 2.1.1 DEH一次调频原理
• 2.1.2 小网运行DEH一次调频存在的问题
• 2.1.3 小网运行控制策略
• 2.2 一次调频快速响应回路改进设计
• 2.3 一次调频快速响应回路仿真
• 2.3.1 原DEH一次调频功能延迟时间临界值
• 2.3.2 采用数字频率计时调频响应
• 2.3.3 两台机组分别使用不同的调频功能
• 2.4 本章小结
• 第三章 油动机双冗余数字电液伺服控制系统设计
• 3.1 油动机双冗余伺服回路的设计
• 3.1.1 并联输入伺服阀的模型
• 3.1.2 系统中其它环节的传递函数
• 3.2 控制回路仿真分析
• 3.2.1 单控制器双通道控制系统的系统分析
• 3.2.2 双控制器双通道控制系统的系统分析
• 3.2.3 系统突然发生故障时的动态响应
• 3.2.4 系统由单路恢复到双路时的动态响应
• 3.2.5 两控制器有误差时控制系统的分析
• 3.2.6 两控制器参数不一致时系统的动态响应
• 3.3 本章小节
• 第四章 油动机数字伺服控制器设计
• 4.1 数字模糊PID控制器设计
• 4.1.1 模糊控制器的结构
• 4.1.2 定义输入、输出模糊子集
• 4.1.3 定义输入输出隶属函数
• 4.1.4 建立模糊控制规则及规则控制表
• 4.1.5 解模糊化
• 4.2 Simulink仿真模型建立
• 4.3 仿真结果对比分析
• 4.3.1 PID参数整定
• 4.3.2 系统无扰动仿真结果分析
• 4.3.3 系统有扰动时仿真结果分析
• 4.3.4 系统参数变化时仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文