用于交流發電機的定子電壓的自動調節的方法技術

本發明專利技術關于用于系統的自動調節的方法，其中測量表征系統的多個參數并且其中至少一個控制參數（u）作為測量的參數（y）的函數而應用，其特征在于：－選擇系統的標稱操作點，－確定在該標稱操作點處描述系統的標稱模型（Mn），－確定相對于標稱模型（Mn）的可能變化的代表模型集（[Mk]），－系統的標稱模型（Mn）的誤差通過代表可能變化的模型集（[Mk]）的模型與所述標稱模型（Mn）之間的所有誤差上的分解（[δik]）而被參數化，－給定的優化準則（J）通過改變相對于系統的標稱模型（M）的誤差（Δ）的先前獲得的參數（[δik]）中的至少一個而最小化。本發明專利技術還涉及調節裝置，其配置用于應用所述方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】調節方法
本專利技術關于用于調節自動系統的方法，其特別地能適用于用于調節交流發電機的定子電壓的裝置。
技術介紹
特別地具有高功率（幾百兆瓦（MW））的交流發電機連接到配電網絡，其的需求變化很大。這些發電機經受具有非常不同種類和幅度的變化的干擾：短路、電壓降、負載變化、卸載等。在所有情況下，并且在它們的整個操作范圍中，預期盡可能接近最佳的性能。閉環也必須具有足夠的穩定裕度。目前特別地用于核電站中的高功率交流發電機的調節方法基于所謂的四環調節器原理，其的反饋（FBK）環用于明顯地通過控制一定數量的可控參數而使輸出值維持盡可能接近參考值。基于模擬技術的這些方法對測量誤差高度靈敏并且甚至在確保閉環在廣范圍內的穩定性方面相對低效。特別地，這些閉環方法產生振蕩，其難以衰減并且通常被較差地衰減。這些調節方法和應用它們的調節器更特定地在整個使用范圍內未能滿足與核電站中高功率交流發電機的勵磁器和電壓調整設備有關的電力供應方的技術規范。
技術實現思路
為了至少部分減輕先前提到的缺點，本專利技術在于用于系統的自動調節的方法（其中測量表征系統的多個參數并且其中至少一個控制參數作為測量的參數的函數而應用），其特征在于：－選擇系統的標稱操作點，－確定在該標稱操作點處描述系統的標稱模型，－確定代表相對于標稱模型的可能變化的模型集，－系統的標稱模型的誤差通過代表可能變化的模型集的模型與標稱模型之間的所有誤差上的分解而參數化，－給定的優化準則通過改變相對于標稱模型的誤差的先前獲得的參數中的至少一個而最小化。從而獲得的優化方法因為代表參數中斷的模型集的存在使得離開標稱操作點變得可能而減敏。方法還可以具有下面的特征中的一個或多個（獨立或組合地）。方法進一步包括通過確定至少一個反饋增益利用對固定的標稱模型的誤差而優化命令的補充步驟。通過改變相對于系統的標稱模型的誤差的參數而最小化優化準則和通過確定至少一個反饋增益來利用相對于固定的標稱模型的誤差而優化命令的步驟在迭代環中相繼重復。標稱模型是系統的理想傳遞函數的近似。標稱模型是系統的理想傳遞函數在操作點周圍的線性化。作為確定來減少估計的特性參數與測量的特性參數之間的誤差的誤差函數而應用的系統的所述至少一個控制參數通過對從初始系統得到（通過對可測量的預定參數添加積分）的增廣系統應用最佳反饋而確定。所應用的系統的控制參數通過積分準則的優化而確定。所應用的系統的控制參數通過線性二次高斯（LQG）最佳控制方法而確定。方法進一步包括下面的步驟：－估計的對應于可測量特性參數的特性輸出參數從所述標稱模型確定，－確定測量的特性輸出參數中的至少一個與估計的特性輸出參數中對應的至少一個之間的誤差，以及－系統的至少一個控制參數作為確定來減少估計的特性參數中的至少一個與測量的特性輸出參數中的對應的至少一個測量值之間的誤差的誤差函數而應用。方法包括命令與它的飽和值之間的差的積分的補充步驟，并且通過確定至少一個反作用增益而利用對固定的標稱模型的誤差來優化命令通過使用命令與它的飽和值之間的差的積分而做出。系統包括連接到電網和它的勵磁器的電站交流發電機。系統的狀態由狀態向量表示，該狀態向量包括定子電壓、轉子的旋轉速度、總角度和勵磁器中通量的圖像。輸出幅度集包括定子電壓、轉子的旋轉速度、有功功率和對主要干擾建模的機械功率的近似值。所應用的所述至少一個控制參數包括勵磁器控制電壓和對主要干擾建模的機械功率的近似值。本專利技術的另一個目標是系統的自動調節系統，其中測量表征系統的多個參數并且其中至少一個控制參數作為測量的參數的函數而應用，其特征在于，它包括部件，所述部件配置成：－選擇系統的標稱操作點，－確定在該標稱操作點處描述系統的標稱模型，－確定代表相對于標稱模型的可能變化的模型集，－通過代表可能變化的模型集的模型與標稱模型之間的所有誤差上的分解而使系統的標稱模型的誤差參數化，－通過改變相對于系統的標稱模型的誤差的先前獲得的參數中的至少一個而使給定優化準則最小化。附圖說明其他特征和優勢將在閱讀下面的圖的描述時變得明顯，其中：－圖1是代表采用流程圖形式的方法的一個實施例的步驟的圖，－圖2是代表系統的所謂的標稱模型的一個實施例的框圖，－圖3是代表所謂的“前饋”預測功能的一個實施例的框圖，－圖4是代表所謂的反饋系統的設計模型的一個實施例的框圖，－圖5是代表根據本專利技術的用于減敏的增廣系統的框圖－圖6是代表來自圖5的增廣系統的簡化第二版本的框圖，－圖7是代表包括預測功能、反饋、減敏和對控制飽和的作用的實施例的功能框圖。相同的參考涉及所有圖中相同的元件。具體實施方式本專利技術關于用于系統的自動調節的方法。圖1示出用于調節系統的方法100的各種步驟。該方法特別地在耦合于電網的交流發電機的情況下使用。目標是采用關于在跟蹤設定點電壓時確保交流發電機穩定性這樣的方式向交流發電機施加勵磁器電壓。建立該設定點電壓以便跟蹤交流發電機所連接的網絡的需求。例如，交流發電機具有渦輪交流發電機類型。它包括由連接到電抗器的渦輪機驅動的轉子和定子。該定子處于某一所謂的定子電壓Vs。方法100的第一步驟101是選擇標稱模型Mn，其明顯地可以是最簡單的、線性且不變的設計模型。該標稱模型可特別地代表在預定操作點處傳遞函數的線性化，該預定操作點被認為是認為系統操作所處的。通過下面的等式組在操作點周圍對方法建模：在上面的等式中：－x是狀態向量，并且在交流發電機情況下x=[Vsωθefd]T，其中Vs是定子電壓，ω是旋轉速度，θ是網絡的電壓與電動勢之間的總角度，并且efd是勵磁器中磁通量的圖像，－um是輸入向量，并且在交流發電機情況下um=[uPmec]T，其中u是控制參數并且Pmec是傳送到轉子的機械功率，其被視為主要干擾，－y是輸出向量，并且在交流發電機情況下y=[VsωPePmec]T，其中Pe是供應的有功電功率。在這里標記[…]T指示轉置操作，向量采用垂直向量的形式在式中使用。模型從而由四個矩陣Am、Bm、Cm、Dm表征。選擇各種參數的值來關于給定的操作點而最佳地對系統建模。該操作點一般是這樣的，設計師希望在其周圍賦予要調節的系統的穩定性質。例如，在交流發電機情況下，這是正常操作點。Am、Bm、Cm和Dm是在不變線性模型的背景下選為不變的矩陣。該不變線性模型產生第一近似，其易于根據需要的公差在操作點周圍在較大或較小鄰近范圍操縱系統并且對其建模。該模型大體上是描述系統的實際演進的傳遞函數的一階線性近似。使時間或其他可變參數明確地有助于矩陣Am、Bm、Cm、Dm的值，這是可能的。在該情況下，計算必須考慮這些矩陣的導數的值。根據時間依賴的形式，這很快使計算復雜化，但方法整體上保持不變。圖2代表采用該方式建模的采用功能框圖形式的系統。該功能框圖1的中心元件是標稱模型Mn，其包括交流發電機3和勵磁器5。標稱模型Mn接收設定點值Vref、控制參數u和主要干擾Pmec作為輸入。作為輸出，標稱模型Mn供應物理輸出幅度集，其包括定子電壓Vs，從其中扣除設定點值Vref以便獲得相對于設定點的誤差e、電功率Pe，并且向量y=[VsωPePmec]T。e和Pe的值在向量z=[ePe]T中分組。干擾多半具有已知種類并且是電站和網絡的物理實現所固有的，并且特別地是電站大體上采用并聯連接到可變數量的線路和消耗本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于系統的自動調節的方法，其中，測量表征所述系統的多個參數并且其中至少一個控制參數（u）作為測量的參數（y）的函數而應用，其特征在于：－選擇所述系統的標稱操作點，－確定在該標稱操作點處描述所述系統的標稱模型（Mn），－確定相對于所述標稱模型（Mn）的可能變化的代表模型集（[Mk]），－所述系統的標稱模型（Mn）的誤差通過代表可能變化的模型集（[Mk]）的模型與所述標稱模型（Mn）之間的所有誤差上的分解（[δik]）而被參數化，－給定的優化準則（J）通過改變相對于所述系統的標稱模型（M）的誤差（Δ）的先前獲得的參數（[δik]）中的至少一個而最小化。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.07.20 EP 11290331.51.一種用于交流發電機的定子電壓的自動調節的方法，其中，測量表征系統的多個參數并且其中至少一個控制參數（u）作為測量的參數（y）的函數而應用，其特征在于：－選擇所述系統的標稱操作點，－確定在該標稱操作點處描述所述系統的標稱模型（Mn），－確定相對于所述標稱模型（Mn）的可能變化的代表模型集（[Mk]），－所述系統的標稱模型（Mn）的誤差通過代表可能變化的模型集（[Mk]）的模型與所述標稱模型（Mn）之間的所有誤差上的分解（[δik]）而被參數化，－給定的優化準則（J）通過改變相對于所述系統的標稱模型（M）的誤差（Δ）的先前獲得的參數（[δik]）中的至少一個而最小化。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，它進一步包括通過確定至少一個反饋增益（-K(s)）利用相對于固定的標稱模型（Mn）的誤差（Δ）來優化命令（u）的補充步驟。3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過改變相對于所述系統的標稱模型（Mn）的誤差（Δ）的參數而最小化優化準則（J）和通過確定至少一個反饋增益（-K(s)）利用相對于固定的標稱模型（Mn）的誤差（Δ）來優化命令（u）的步驟在迭代環中相繼重復。4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述標稱模型（Mn）是所述系統的理想傳遞函數的近似（Am，Bm，Cm，Dm）。5.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述標稱模型（Mn）是在所述系統的理想傳遞函數的操作點周圍的線性化（Am，Bm，Cm，Dm）。6.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，作為確定來減少估計的特性輸出參數（yr）與測量的輸出參數（y）之間的誤差的誤差函數而應用的系統的所述至少一個控制參數通過對預定測量的特性參數中的至少一個添加積分而從初始系統得到的增廣系統應用最佳反饋來確定。7.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所應用的系統的控制參數通過積分準則的優化而確定。8.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所應用的系統的控制參數通過線性二次高斯（LQG）最佳控制方法而確定。9.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：AM希斯塞，P德拉米納特，
申請(專利權)人：阿爾斯通技術有限公司，
類型：
國別省市：