PID参数自适应控制下的汽轮机功率抗扰研究

电厂运行过程中尤其在变工况下,主汽参数不可避免地会偏离设计值而引起机组功率变化,蒸汽参数在一定范围内变化是允许的,但变化幅值较大时,将会引起机组功率产生较大的抖动,进而影响机组的出力和稳定性。通过在火电机组功率控制回路中增加机组主蒸汽压力、主蒸汽温度等对机组功率影响较大的参数自适应控制环节,达到机组在运行主参数变化较大时不影响功率控制的调节品质,维持机组出力平稳地输出。     

汽轮机调速系统引起电力系统共振机理低频振荡扰动分析

共振机理是解释电力系统发生低频振荡的理论之一.根据汽轮机功率扰动引起电力系统低频振荡的共振机理.研究了汽轮机功率变化的原因.应用MATLAB建立了汽轮机及其调速系统和电力系统相互作用的机网耦合模型,详细分析了汽轮机调速系统扰动能否引起调节汽门开度变化,进而影响汽轮机功率变化;仿真分析表明,如果汽轮机调速系统速度变动率局部过小,转子角速度偏差扰动将引起较大的调节汽门开度变化;当转子角速度偏差扰动频率与电力系统自然振荡频率接近时,可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡.全液压调速系统的油压容易产生脉动,如果油压脉动的频率与电力系统固有频率接近时也可能引发电力系统共振机理的低频振荡.     

改进单神经元PID用于预防水轮机组功率振荡

原动机侧的功率波动会导致电网的低频振荡,严重威胁电力系统的安全稳定运行。水轮机组运行工况的变化会导致固定参数的经典PID控制器的控制品质变差,甚至引起机组有功功率的波动。采用改进单神经元PID控制器来代替水轮机组功率控制回路中的经典PID控制器,通过建模仿真并对比两者的控制品质,证明了改进单神经元PID控制器可以消除工况变化所带来的影响,保证水轮机组的稳定出力。     

火电厂功率低频振荡的预防与解除研究

针对近些年来火电厂多次发生的低频功率振荡现象,分别从理论分析和现场应用角度研究了火电厂原动机侧存在的两种主要的振荡源,并针对这两种振荡源分别提出了阀门非线性校正、考虑主汽压力扰动的功率自适应PID控制方案来预防功率振荡。在DCS系统上编制了功率振荡判据程序,用来实时地监测汽轮机实发功率和功率设定值信号,当机组功率发生低频振荡时可以及时地发出报警信号并切断机组功率闭环控制,进而快速消除振荡。     

火电机组功率波动的仿真研究

主蒸汽温度、压力的变化会导致功率控制回路的被控对象增益发生变化,固定参数PID控制器无法适应这种变化,控制品质会变差,甚至可能导致机组出力发生波动,进而引起电网的振荡。本文采用了引入自适应因子的前馈校正,能够消除主蒸汽参数变化对机组功率的影响,保证机组出力稳定。     

电力系统混沌振荡的自适应最优控制

电力系统在周期性负荷扰动的作用下会发生混沌振荡,甚至由此而失去稳定.为抑制这种情况下的混沌振荡,保证电力系统运行的稳定性,利用自适应最优控制方法设计了在周期性负荷扰动幅值不确定以及系统参数不确定情况下的混沌振荡控制器;并利用Lyapunov稳定性理论证明了受扰的、未精确建模的电力系统在该控制器作用下可以保持渐近稳定.因此,当电力系统所受到的周期性负荷扰动的幅值不确定且引起电力系统混沌振荡甚至失去稳定时,自适应最优控制器可以使电力系统获得渐近稳定,即能回到初始平衡点上.数值仿真也表明了该控制器的控制效果.     

水轮机组功率振荡预防的仿真研究

低频振荡严重威胁着整个电网的安全与稳定,机组侧出力不稳定是导致低频振荡的因素之一。水轮机组水头的变化会带来水轮机组运行工况的改变,单一地采用传统的PID无法适应较大的水头变化,控制效果会变差甚至会出现出力波动。引入一个自适应控制环节,利用BP神经网络辨识出水头与PID参数关系模型,实现PID参数对水头的自适应。通过在SIMULINK搭建模型进行动态仿真,对比仿真结果表明增加了自适应控制环节后,控制回路的控制品质要好于单一采用经典PID控制器的控制品质。     

电力系统共振机理低频振荡扰动源分析

共振机理是解释电力系统发生低频振荡的理论之一。文中根据汽轮机功率扰动引起电力系统低频振荡的共振机理，研究了汽轮机功率变化的原因。应用MATLAB建立了火力发电厂动力系统和电力系统相互作用的机网耦合模型。详细分析了锅炉燃烧率扰动和汽轮机调节汽门扰动能否引起汽轮机功率变化。仿真分析表明，调节汽门扰动频率与电力系统自然振荡频率一致或接近时，均可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。由于锅炉具有很大的惯性，锅炉燃烧率扰动很难引起电力系统发生共振机理的低频振荡。     

孤岛运行微电网中模糊PID下垂控制器设计

针对微电网孤岛运行时分布式电源(DG)所采用的传统电压/频率下垂控制方法的不足,提出了一种具有比例-积分-微分(PID)结构的改进下垂控制方法,并根据电压和频率的变化,使用模糊推理技术来优化相应参数;设计了一种自适应模糊PID下垂控制器,以进一步有效减小微电网孤岛运行时由于扰动所造成的电压/频率振荡.通过仿真计算验证了所提出的模糊PID下垂控制器设计的正确性和有效性.     

电力系统混沌振荡的自适应最优控制

电力系统在周期性负荷扰动的作用下会发生混沌振荡,甚至由此而失去稳定。为抑制这种情况下的混沌振荡,保证电力系统运行的稳定性,利用自适应最优控制方法设计了在周期性负荷扰动幅值不确定以及系统参数不确定情况下的混沌振荡控制器;并利用Lyapunov稳定性理论证明了受扰的、未精确建模的电力系统在该控制器作用下可以保持渐近稳定。因此,当电力系统所受到的周期性负荷扰动的幅值不确定且引起电力系统混沌振荡甚至失去稳定时,自适应最优控制器可以使电力系统获得渐近稳定,即能回到初始平衡点上。数值仿真也表明了该控制器的控制效果。     

电力系统强迫功率振荡的基础理论

以单机无穷大系统模型为基础,阐述了电力系统强迫功率振荡的基础理论,分析了影响电力系统强迫功率振荡的主要因素,并对单机无穷大系统的强迫功率振荡进行了仿真验证。电力系统强迫功率振荡理论指出,持续的周期性小扰动会引起电力系统强迫振荡,当扰动频率接近系统固有振荡频率时,会引起系统谐振,导致大幅度的功率振荡。谐振引起的强迫振荡的幅值与扰动的幅值、系统固有的振荡阻尼大小有关:扰动的幅值越大,谐振幅值越大;系统固有的振荡阻尼越强,谐振幅值越小。谐振引起的强迫振荡的表现形式类似于属于自由振荡的电力系统负阻尼低频振荡,但两种振荡的起因不同。     

孤岛运行微电网中模糊PID下垂控制器设计

针对微电网孤岛运行时分布式电源(DG)所采用的传统电压/频率下垂控制方法的不足,提出了一种具有比例—积分—微分(PID)结构的改进下垂控制方法,并根据电压和频率的变化,使用模糊推理技术来优化相应参数;设计了一种自适应模糊PID下垂控制器,以进一步有效减小微电网孤岛运行时由于扰动所造成的电压/频率振荡。通过仿真计算验证了所提出的模糊PID下垂控制器设计的正确性和有效性。     

基于线性化模型的电力系统强迫功率振荡分析

电力系统强迫功率振荡为持续的周期性小扰动所引起低频振荡现象。基于电力系统的线性化模型,从频域分析的角度阐述了强迫振荡的机理、主要影响因素和工程分析方法,得出如下结论:当扰动频率接近系统固有的振荡频率时,可能激发系统的强迫功率振荡;固有振荡模式的阻尼比越小,强迫功率振荡幅值越大;对系统固有振荡模式参与程度较高的机组上施加扰动,同时输出响应对此模式的可观性亦较好时,强迫功率振荡幅值取得极大值。     

基于模糊PID控制的最大功率点跟踪技术研究

在全新的太阳能电池数学物理模型基础上,对最大功率点跟踪(MPPT)技术进行研究.针对扰动观察法后期容易出现的功率振荡现象,用模糊PID控制法跟踪最大功率点,并在Matlab上搭建仿真电路,通过比较两种方法的仿真结果证明了模糊PID控制方法的精确性.仿真实验结果表明,当光照强度变化时,用模糊PID控制方法能快速、精确地跟踪到最大功率点.     

HVDC紧急功率支援自适应模糊控制器设计

研究了高压直流输电系统（HVDC）紧急功率支援控制的实现方法，提出了一种基于参数自适应模糊PID控制算法的HVDC紧急功率支援控制器，它可以根据两侧交流系统的运行情况、故障后的状态等信息，即时地决定最佳的支援功率值，并控制直流输电系统按照最佳支援功率值进行定值功率支援。该控制器基于确定模糊模型，构造模糊PID控制器，并引入确定性模糊调整规则对其进行参数自适应调整，整个控制器结构简单、稳定性强且实现容易。文中采用一个两区域系统对该控制器进行了时域仿真计算。仿真结果表明：投入该控制器后，交流系统在各种大干扰下的频率响应均表现出令人满意的特性。     

由风力发电引起的电力系统强迫功率振荡

强迫功率振荡理论可以解释电力系统非负阻尼功率振荡,建立了风力发电机组模型,仿真分析了计及风电场接入电网时风速扰动引起系统传输功率的振荡的情况,结果表明,风速扰动的频率接近或等于系统功率振荡的固有频率时,会引起大幅度的功率振荡.且随着风速扰动幅值的增大,系统功率振荡的幅值也增大.     

由汽轮机压力脉动引发电力系统共振机理的低频振荡研究

强制型共振机理是引起电力系统低频振荡的原因之一,该文针对此原因,根据其共振机理,探讨了汽轮机功率变化的可能性,并综合考虑了汽轮机热力系统和电力系统的相互影响,从热力系统中寻找出电力系统发生共振机理的低频振荡扰动源。在仿真中采用详细的汽轮机压力功率模型,着重研究了汽轮机蒸汽压力脉动与电力系统发生共振振荡的关系。仿真分析表明,汽轮机主蒸汽压力和再热蒸汽压力脉动,当其脉动频率与电力系统自然振荡频率一致或相近时,均有可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。该研究结果对探讨电力系统低频振荡的原因具有一定的参考价值。     

基于PLC的火力发电机组主汽温微分先行控制器

针对火力发电机组锅炉主汽温的非线性、多变量、多扰动、大滞后等特性,将基本PID控制器、微分先行PID控制器和模糊PID控制器应用于锅炉主汽温控制系统,并分别在仿真平台Matlab的仿真环境Simu-link下进行了仿真.仿真结果表明,微分先行PID控制器缩短了滞后时间,减小了超调量,其控制性能和动态特性与模糊PID控制器相一致.与基本PID控制器相比,具有更好的控制性能和动态特性;与模糊PID控制器相比,具有更简单控制结构和更高的可靠性.同时,实现了主汽温微分先行PID控制器基于PLC的程序设计.     

并网异步风电机组有功功率的振荡频率分析

为了准确研究影响并网风电机组功率波动因素及规律,提出了不同运行工况以及不同风力机模型和参数对异步风电机组有功功率的振荡频率研究.首先,采用等效集中质量法,结合异步发电机电磁暂态模型,建立了不同风力机传动链等效的异步风电机组数学模型.其次,在风速扰动下,对不同传动链模型、传动链刚度系数以及不同风速扰动频率时机组有功功率振荡的频率进行仿真分析.最后,在电网三相短路故障情况下,针对等效两个质量决传动链模型,对不同传动链刚度系数和故障持续时间的机组有功功率振荡频率进行仿真.研究结果表明相同振荡频率下的有功功率幅值与风力机模型、传动链刚度系数以及故障持续时间密切相关.     

原动机调速系统参数对低频振荡的影响

应用MATLAB建立原动机调速系统和电力系统相互作用的机网耦合模型,分析机网耦合是否能引发电力系统低频振荡。仿真分析表明,如果水轮机调速系统微分增益偏大且水轮机输出功率对水头的偏导数随负荷变化时,在扰动下可能出现功率的低频振荡。对于汽轮机调速系统,在系统的阻尼不太强时,汽轮机控制器参数对小信号系统稳定性具有重要影响。采用比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器时,系统在小干扰下振荡衰减;采用PI控制器时,系统小干扰下出现幅值增大的低频振荡。