一种原动机调速系统附加阻尼器控制方法与流程

技术特征：

1.一种原动机调速系统附加阻尼器控制方法，其特征在于，所述方法包括：

根据预先定义的原动机调速系统模型计算影响原动机调速系统的机械功率，并将所述机械功率分解为阻尼转矩和同步转矩分量，分别获得功率闭环调节和转速闭环调节下的补偿后附加阻尼系数，根据附加阻尼系数确定阻尼转矩区间；

构建调速系统附加阻尼器模型，对调速系统的相频特性相应的补偿环节进行相位补偿，使得附加阻尼系数为正。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原动机调速系统模型即为Phillips-Heffron：

$M\frac{d\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{dt}={\mathrm{\ΔT}}_M-{\mathrm{\ΔT}}_E-D\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}$

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}=j\frac{{\mathrm{\ω}}_d}{{\mathrm{\ω}}_0}\mathrm{\Δ}\mathrm{\δ}$

上式中，M为机组转子的转动惯量，ΔT_M为原动机转矩增量，ΔT_E为发电机的电磁转矩增量，D为系统阻尼作用，ω为发电机轴速度，ω₀为系统基准角频率，ω_d为系统振荡频率；Δδ为功角变化量，j为拉普拉斯算子，t为时间，Δω为转速变化量。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过下式计算影响原动机调速系统的机械功率：

$M\frac{d\mathrm{\ω}}{dt}={\mathrm{\ΔT}}_D+{\mathrm{\ΔT}}_S-{\mathrm{\ΔT}}_E-D\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}$

上式中，H_GOV(s)表示调速系统的传递函数，Δx表示调速系统的控制输入增量；ΔT_D表示调速系统的阻尼转矩分量，ΔT_S表示励磁系统的阻尼转矩分量反相位，表示调速系统的相位，K_GOV为调速系统的增益。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式确定所述转速闭环控制方式下的附加阻尼系数：

其中，D_GOV1表示转速闭环控制方式下的附加阻尼系数，ω₀为系统基准角频率，ω_d为系统振荡频率，为调速系统的相位，K_GOV为调速系统的增益；

当D_GOV1＞0时，为原动机调速系统提供正阻尼，反之，则提供负阻尼；

在转速闭环控制下，原动机调速系统在滞后90°～270°时，为其提供负阻尼，在滞后-90°～90°时提供正阻尼，当且仅当滞后角度达180°时提供的负阻尼分量最大。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式获取所述功率闭环控制方式下的附加阻尼系数：

其中，D_GOV2表示功率闭环控制方式下的附加阻尼系数，j为拉普拉斯算子，ω₀为系统基准角频率，ω_d为系统振荡频率，为调速系统的相位，K_GOV为调速系统的增益，ΔP_E＝K₁Δδ+K₂ΔE′_q，ΔM_e为电磁转矩变化量，E′_q为暂态电动势；

当D_GOV2＞0时，为原动机调速系统提供正阻尼，反之，则提供负阻尼；

在功率闭环控制下，原动机调速系统在滞后0°～180°时需为其提供负阻尼，在超前0°～180°时提供正阻尼，当且仅当滞后角度达90°时提供的负阻尼分量最大。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，基于相位补偿原理，以转速差或者机械功率差作为输入信号，以附加开度指令为输出信号，通过下式确定调速系统附加阻尼器模型：

$G_{GADS}\left(s\right)=K_{GADS}\frac{as+1}{{\mathrm{bs}}^2+cs+1}\·\frac{G_{l1}s+1}{s^2+{\mathrm{\ξ}}_{l1}s+1}\·\frac{G_{l2}s+1}{s^2+{\mathrm{\ξ}}_{l2}s+1}\·\frac{{\mathrm{sT}}_{W1}}{1+{\mathrm{sT}}_{W1}}\·\frac{{\mathrm{sT}}_{W2}}{1+{\mathrm{sT}}_{W2}}\·\frac{1+sT}{1+{\mathrm{sT}}_2}\·\frac{1+{\mathrm{sT}}_3}{1+{\mathrm{sT}}_4}\·\frac{1+{\mathrm{sT}}_5}{1+{\mathrm{sT}}_6}$

其中，G_GADS(s)抑制低频振荡的调速系统附加阻尼器的传递函数，K_GADS为调速系统附加阻尼器的增益，T_W1为隔直时间常数，T₁、T₃、T₅为超前时间常数，T₂、T₄、T₆为滞后时间常数；为测量环节传递函数，为超低频滤波环节传递函数，为隔直环节传递函数，为三级超前/滞后补偿环节传递函数；s为积分算子，s²为积分算子的二次方；G_l1、G_l2、ξ_l1、ξ_l2为双二阶滤波器的配置参数。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述转速闭环控制下的补偿后附加阻尼系数为：

其中，D'_GOV1表示转速闭环控制下的补偿后附加阻尼系数，为调速系统附加阻尼器的相位。

8.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述功率闭环控制下的补偿后附加阻尼系数为：

其中，D'_GOV2表示功率闭环控制下的补偿后附加阻尼系数。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述根据附加阻尼系数确定阻尼转矩区间包括：补偿环节参数当调速系统在滞后90°～270°时选取转速闭环控制环节参数，使得补偿后的附加阻尼系数D'_GOV1大于零；

当调速系统在滞后0°～180°时选取功率闭环控制环节参数的补偿，使得补偿后的附加阻尼系数D'_GOV2大于零。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿环节包括：测量环节、滤波环节、死区环节、隔直环节、三级超前/滞后补偿环节、放大环节及限幅环节，所述各环节依次连接。