专利名称：：用于抽水蓄能机组调速器的双微分通道pid控制算法的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于抽水蓄能机组调速器的双微^it道pid控制算法，对抽水蓄能4/a且调速器的调节过禾lii行优化控制。
背景技术：
：在水泵水轮机的全特性曲线图(图1)的椭圓形区域里，一M开度线上有三个不同的流量，分别对应7M仑机工况、氺4^才几制动工况和反水泵工况，这个区域构成了水泵水轮机的"s"形特性区，水泵水轮才雖这个区域中运行时不稳定。水泵水4^才^^f立專M为=""/i/1/2，其中"为转速，"为水轮4M斜尔直径，//为水头。当在低^^头下启动运行，在空载时4;Oa的^f立4l^4相对较大，才;ii且t^嫁易受"s"形棒性影响iiA^水泵区，导致空to行时不稳定，转速在网频值附iiJi下波动，给并网带来困难。由于抽7j^蓄肯W几組的工况转换复杂、启停频繁，水头变化范围比4交大，所以"s"形棒性将对才Ai且的稳定运行产生特别明显的影响。传统的并联pid调节算法结构简单，易于实现，参数易于调整。但微^f乍用对干扰十分敏感，使系统抑制干扰的能力^f氐；而jl^数字pid控制算法中，微分可以^M分所^^，即,可以被离散化为gW-g("D，eW为输入偏差，由于采样周期很短，所以当偏差变^^支慢时eW和e("l)在数值上几乎相等，因此使得[eW-e("l)]^^上为0,逸就导致PID控制算法中的微分作用在离散^#有很大的微分死区，微分作用实际参与调节的范围较小，影响了调节的效果。因此传统的并联pid调节算法并不能解决"S"形挣l"生对抽水蓄肖^li且稳定运行产生的影响。
发明内容本发明所要解决的技术问^:,克i^W技术的不足，提^^种用于抽水蓄^^几组调速器的双微^it道pid控制算法，解决"s"形棒1^寸抽水蓄能才Ma稳定运行产生的影响，优^^7jc蓄肖^ii且调速器的控制调节性能。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下用于抽7K蓄能才Ai且调速器的双微絲道pid控制算法,其特征是对输入偏差e进行采样周期为r的采样，r的取值范围为[20肌,50肌]，获得输入偏差值e("),为第"采样周期中采样获得的输入偏差值，"为采样周期的序号，根据输入偏差值—)实时地判断输入偏差e的变化快慢，如果不等式(e("-e(/t-l)|>/.J成立，式中A为当前采样周期的序号，/为枳ia额^i贞率，/=50&，#^:3的取值范围为，则判定输入偏差e的变^4交快，此时通过第一微^it道进^S十算获得微分计算结果乂(W)=&咖)-咖-"，式中^(附)为以7;为釆样周期的当前采样周期w的输入偏差值，K的取值范围为，《为第一微絲道的增益系数，《的取值范围为,并输出微^i十算结果少,(加)；如果不等式le("-e(yt-1)一/.J成立，则判定输入偏差e的变化较慢，此时通过第^^效^tiii^ffi十算获得微分计算结果少2(/)=&e2("(/-D，式中e2(0为以&为采样周期的当前采样周期/的输入偏差值，72的取值范围为[200，500附小A为第二省i^it道的增益系数，《2的取值范围为，并输出微分计算结果^(/)。本发明用于抽水蓄能机组调速器的双微分通道PID控制算法和常规pid算法相比在结构上又增加了一个微^it道，两个微^a道结构相同，只是采样周期不同，第一微分逸道的采样周期较短，第^^效^f道的采样周期比较长。当才/ii驢空te行时，采用本发明双微^t道的PID控制算法，将频率的快速变化部#慢速变化部分分开处理，在快速变化部分采用第一微糾道，在lt速变化部分采用第^^敬絲道，使微分环节在较宽的调节范围内一直^作用，这样就能够使才Ma4^4在网频值附近有更小的波动；j^卜第J^敛^t道的采样周期较长，对高频干4樣更好的抑制作用。本发明的有益效果如下在抽水蓄能才Ma调速器中采用本发明双微分通道的PID控制算法有^i也解决了传统PID控制算法在离散^^有较大微分死区和有效调节带宽变窄的问题，提高了抽水蓄能才;ii且低水头空^:行时的稳定性，减小了"S"形棒f树抽7jc蓄肯^ii且稳定运行的影响；同时也提高了抽水蓄f^a且调速器对高频干扰的抑制能力。图1为水泵7M仑才脉"S"形特性区运行示意图。图2为双孩i介逸道PID控制算法框图。图3为初i且在空^:行时单微分PID控制算法和双微分PID控制算法频率录波图。l水实施方式下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。本发明用于抽水蓄育^/li且调速器的双微分通道PID控制算法，其特征是对输入偏差e进行采样周期为r的采样，r的取值范围为[20ms,50m51，获得输入偏差值e(")，e(")为第"采样周期中采样获得的输入偏差值，"为采样周期的序号，根据输入偏差值e(")实时地判断输入偏差e的变化'^l曼，如果不等式|^)-^-1)|>/^成立，式中A:为当前采样周期的序号，/为才;ii且额^^贞率，/=50&，#1^5的取值范围为[o.oo1,0.0015]，则判定输入偏差e的变化较快，此时通过第一微分通道进行计算获得微分计算结果W附)=《1),式中e,(附)为以&为采样周期的当前采样周期附的输入偏差值，《的取值范围为[20腊,50附小《为第一微^it道的增益系数，《的取值范围为,并输出微分计算结果乂(m);如果不等式le(it)-^-l)h/W成立，则判定输入偏差e的变^4交慢，此时通过第_=^效^if道进^i十算获得微分计算结果^(/)=&g2(0—"，式中e2(/)为以r2为采样周期的当前采样周期/的输入偏差值，r2的取值范围为，并输出微分计算结果h(/)。錄例通过仿真实现，表l为措例中一段具有^RA性的数据，用该组数据解释本发明的双微^it道PID控制算法。本例中，采样周期r=20腊，第一微^4f道的采样周期；=20脂，第二微^1道的采样周期7^2=200腊，第一微分通道的增益系数《=1，第^^鼓分通道的增益系数《2=2，3=0.001，机组额定频率/=50份,可见判断输入偏差e变化快慢的门槛50.0.001=0.05,表l中，e(0)，e(l)，…,e(10)表示以采才羊周期7^20附;y下的输入偏差值，根据不等式l";t)-e(;t-i)|>/w是否成立来判断输入偏差e变化的快慢，如果成立，则变化快，如果不成立则变化慢，以第l个采样点为例，|e(l)-e(0)|=|0.55-0.63|=0.08=0.05,则i兌明it匕时專lj7vf扁差e变化快，通过第一微分通道进行计算获得微分计算结果e,(l)丫(0)=《e(l)卩(O)=lx063=—o,将该微分计算结果乂(1)=-0.004输出，当到达表中第10个采样点时，|e(10)—e(9)|=|0.055—0.0875|=0.0325S/^=0.05，则i兌明》匕时iT入偏差e变化较慢，通过第二微分通道进行计算获得微分计算结果y2(1)=&&(1)-6(0)=《WO)-e(O)=2x0.055-0.63=—謹575，将该孩斷22r22r2200算结果;;2(1)=-0.00575输出。可见当输入偏差e变^4交慢时，采用第_^^分通道进行微分计算，微分输出仍然有相对较大的值，微分环节可以继续起作用进4ti周节。本算例中，T=A=20w，e,(O)=e(O)，=，…e,(10)=e(lO),r2=200m，e2(0)=e(0),e2(l)=e(10)。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1、用于抽水蓄能机组调速器的双微分通道PID控制算法，其特征是对输入偏差e进行采样周期为T的采样，T的取值范围为[20ms，50ms]，获得输入偏差值e(n)，e(n)为第n采样周期中采样获得的输入偏差值，n为采样周期的序号，根据输入偏差值e(n)实时地判断输入偏差e的变化快慢，如果不等式|e(k)-e(k-1)|>f·δ成立，式中k为当前采样周期的序号，f为机组额定频率，f＝50Hz，参数δ的取值范围为，则判定输入偏差e的变化较快，此时通过第一微分通道进行计算获得微分计算结果式中e1(m)为以T1为采样周期的当前采样周期m的输入偏差值，T1的取值范围为[20ms，50ms]，K1为第一微分通道的增益系数，K1的取值范围为，并输出微分计算结果y1(m)；如果不等式|e(k)-e(k-1)|≤f·δ成立，则判定输入偏差e的变化较慢，此时通过第二微分通道进行计算获得微分计算结果式中e2(l)为以T2为采样周期的当前采样周期l的输入偏差值，T2的取值范围为[200ms，500ms]，K2为第二微分通道的增益系数，K2的取值范围为，并输出微分计算结果y2(l)。2、根据权利要求1所述的用于抽水蓄f^N且调速器的双微分通道PID控制算法，其特征是所述的采样周期r等于第一微^st道的采样周期7;。3、根据权利要求2所述的用于抽水蓄負^li且调速器的双微分通道PID控制算法，其特征是所述的采样周期r-20鹏，第一微^f道的采样周期7]=20腊，第^^效絲道的采样周期7;=200腊。4、根据权利要求1所述的用于抽水蓄育^li且调速器的双微分通道PID控制算法，其特征是所述的^U=0.001。全文摘要本发明用于抽水蓄能机组调速器的双微分通道PID控制算法，具有两个结构相同的微分通道，第一微分通道的采样周期比较短，第二微分通道的采样周期比较长，本发明将频率的快速变化部分和慢速变化部分分开处理，在快速变化部分采用第一微分通道，在慢速变化部分采用第二微分通道，使微分环节在较宽的调节范围内一直起作用，这样就能够使机组转速在网频值附近有更小的波动。本发明双微分通道的PID控制算法有效地解决了传统PID控制算法在离散化后有较大微分死区和有效调节带宽变窄的问题，提高了抽水蓄能机组低水头空载运行时的稳定性，减小了“S”形特性对抽水蓄能机组稳定运行的影响；同时也提高了抽水蓄能机组调速器对高频干扰的抑制能力。文档编号G05B11/42GK101436035SQ200810243848公开日2009年5月20日申请日期2008年12月16日优先权日2008年12月16日发明者佟德利,吴卫东,宋睿枫,张新龙,曹新民,曾继伦,李国和,王国玉,秦卫潮,蒋克文,蔡卫江,蔡晓峰,邵宜祥申请人:国网新源控股有限公司;国网电力科学研究院