第一章水轮机调速器发展.ppt

第一章水轮机调速器发展20051
汇报人：
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日期：
测量系统
1. 频率测量
2. 水位测量
3. 功率测量
4. 位移测量
频率测量
飞摆制策略。但测频分辨率低、响应时间长。
PCC
基于PCC的调速器是新一代水轮机调速器，国内很多科研与生产调速器单位都开始研究、生产，它具有灵活的分时多任务操作系统，可靠性与PLC相同，灵活性与IPC相似。
中小型PCC调速器的一种配置
调速器电气部分
驱动器
电位移
按 钮
测 频
开关量
水 头
功 率
导叶主配
导叶接力器
通讯
反 馈
急停阀
调速器机械液压部分
外部信号
导叶电气反馈
P
C
C
可
编
程
控
制
器
显 示
驱动器
电位移
轮叶主配
轮叶接力器
反 馈
轮叶电气反馈
PCC双调节调速器
PCC控制器
通讯接口
开关量
人机接口
PWS3761
TPU
CPU
存储单元
机频信号
网频信号
报警显示
模拟量输入模块
AI354
数字量输出模块
DO135
数字量输入模块
DI135
模拟量输入模块
AI774
数字量混合模块
DM465
数字量混合模块
DM465
导叶
步进电机驱动模块
导叶步进电机
轮叶
步进电机驱动模块
轮叶步进电机
模拟量
模拟量
PCC双调的一种配置
DSP
基于DSP的水轮机调速器是一种正在研究的调速器，它的处理速度很快，对于需要实现实时最优控制等对速度要求很高的调速器是很合适的。
传统 PLC 的运行模式
5
10
15
20
25
0
(ms)
Speed Task A (1ms)
Speed Task B (2ms)
Logic Task C (5ms)
Logic Task D (2ms)
Current Scan Time
10 ms
Speed Task A (1ms)
Speed Task B (2ms)
Logic Task C (5ms)
5ms
Scan
Time
20ms
Scan
Time
Logic
speed
5
10
15
20
25
0
(ms)
Logic Task D (2ms)
PCC定性分时多任务操作系统
传统 PLC与 PCC之比较
传统 PLC与 PCC之比较
控制策略的发展
1. 电子管、集成电路时代
PI控制到定参数PID控制

采用变结构、变参数的控制策略，实现了系统的先进控制策略。
由于计算机及自动化水平的发展，调速器的控制技术得到了极大发展，大约经过了三个阶段：
A. 经典控制
主要以PID控制为主，目前仍然在实际中占有主流地位。经典控制在调速器中的应用很成熟，但由于电力系统对调速器的要求不断提高，因此必须在经典控制的基础上开发更为先进的控制策略。
B. 现代控制技术
自适应控制：根据调速调速系统的特性变 化而不断调整控制器自身特性的控制。
预测控制：通过对受控对象未来行为的预测决定控制规律的控制。
鲁棒控制：当受控对象模型在某一范围变化时均能达到最优或次最优控制效果的控制策略。
最优控制：以某种性能指标为最优的控制策略。
这一阶段的各种控制策略均需要受控对象的精确数学模型，因此在实际的使用中收到了很大的限制。
C .智能控制
模糊控制：借鉴人的思维方式对水轮机调节系统进行控制，使用模糊推理完成控制功能。
神经网络控制：利用神经网络的逼近能力和自学****能力完成控制。

这一阶段不需要受控对象的精确数学模型，随着模糊控制和神经网络的理论的完善，将会在水轮机调节系统中得到有效的应用。
一种智能PID控制策略
PID调节器原理框图
-
-
+
+
PT
PT
网频测量
机频测量量量
频率给定
P
I
D
bp
前馈馈 馈
Pg
Yn
电网
机组
求E，EC，调整
kp 、kI、kd
控制器发展趋势
控制器硬件朝着快速化、强抗干扰性、冗余方向发展
控制器功能随着对调速器系统作用的不断开发而逐渐增加，完善，例如内嵌试验系统集成
控制策略进一步朝着多种策略的相互融合、强鲁棒性、最优性和实时性方向发展
人机接口界面设计更为人性化
液压系统的发展
19世纪末叶出现了用液压