第21卷 第3期

1999年9月武汉水利电力大学(宜昌)学报J.ofUniv.ofHydr.&Elec.Eng./YichangVol.21No.3Sept.1999

水轮机调速系统的混沌特征

控制器参数的影响

杨 锋 栾国森

(基础课部) 邓长虹(电气工程系)

摘 要 提出基于混沌理论和数字仿真方法研究水轮发电机组调速系统的转速控制问题,讨论了

控制参数对水轮发电机组调速系统出现混沌现象的影响

关键词 混沌; 水轮机调速系统; PI控制器

分类号 TK730 41 TP271 62

水轮机调节系统的作用是根据负载变化调节水轮发电机组的有功功率输出,并维持机组转速(频率)在规定的范围内 这对电力系统的安全可靠运行、电能质量及能量平衡具有重大影响

由于水轮发电机组是非线性、时变的复杂系统,其转速控制非常困难 长期以来,人们一直用传统的确定性方法或随机性方法来研究调速过程,即使在确定性负载下,甚至在空载条件下转速的控制也很难保持匀速,而呈现出一种不规则的随机波动 那么水轮发电机组的转速随机波动现象背后是否存在着混沌呢?若存在混沌现象,哪些参量对出现混沌现象敏感?这对研究水轮发电机组的转速控制具有重要的意义 笔者已运用混沌理论研究了水轮发电机组调速系统中水轮机参数对混沌现象的影响[1] 本文试图运用混沌理论及其分析方法对水轮发电机组调速系统中由于控制器参数的变化是否引起混沌现象进行实验和分析

1 水轮发电机组调速系统模型及数字仿真方法

为了不使研究系统过于复杂,本文以一刚性水击引水系统、混流式水轮发电机组为例,忽略液压执行机构的影响,建立调速系统数学模型

1 1 水轮机模型

对于一混流式水轮机,其力矩M、流量Q分别与转速n、水头H和导叶开度 有关,表达式为

M=f(n,H, )

Q=q(n,H, )

在某一工况点Mo,Qo附近

m=exx+eyy+ehh

q=eqxx+eqyy+eqhh

其中,

m=Mo 水轮机力矩变化的相对值; eh=

q= 水轮机流量变化的相对值;h=Qo 水轮机力矩对水头的传递系数; 水头变化的相对值;Ho(2)(1)

收稿日期:1999-06-10