[发明专利]非线性隐极水轮发电机水门与励磁联合调节方法和系统

权利要求书

1.非线性隐极水轮发电机水门与励磁联合调节方法，其特征在于，包括如下步骤:

步骤SS1：采集隐极水轮发电机的发电机转子角转速、水门开度、有压引水管道流量、发电机功角和发电机输出电磁功率；根据采集的数据建立隐极水轮发电机的水门与励磁联合调节系统的非线性数学模型；

步骤SS2：选择特定的坐标变换，将所述非线性数学模型进行精确状态反馈线性化，得到线性化后的标准型系统，所述标准型系统包括相对阶分别为一阶和三阶的两个子系统，并将零动态归入选定的一阶线性子系统进行调节；

步骤SS3：根据非最小相位三阶子系统系统控制器的一般形式建立非最小相位子系统状态方程；

步骤SS4：利用DSP控制器作为控制核心实现水轮发电机组水门与励磁联合调节控制；

所述非线性数学模型包括：隐极发电机为三阶模型采用单机无穷大系统，水轮机部分为二阶系统，机组的动力模型为：

其中δ为发电机功角，ω为发电机转子角速度，P_m为水轮机输出机械功率，μ为水门开度，E′_q为q轴暂态电势，系统控制输入为水门控制量u和励磁控制电压V_f；其他参数意义：ω₀为同步角速度，V_S为无穷大母线电压，D为发电机阻尼系数；H为发电机惯性常数，T_w为水击时间常数，T_s为伺服马达时间常数，μ₀为水门初始位置，x′_d为d轴暂态电抗；x_d为d轴同步电抗；双回路运行时：x_dΣ＝x_d+x_T+x_L/2；x′_dΣ＝x′_d+x_T+x_L/2；x_T为变压器电抗；x_L为单条线路电抗；T_d0为励磁绕组时间常数；x_f故障接地小电抗，被控输出电磁功率为P_e，表达式如下：

所述步骤SS2具体包括：

选取如下坐标变换：

引入反馈控制律v＝[v₁ v₂]^T，将步骤SS1中的非线性控制系统化为如下标准型：

将零动态归入阶数为3的线性子系统，将系统变为两个子系统，分别表示如下:

2.根据权利要求1所述的非线性隐极水轮发电机水门与励磁联合调节方法，其特征在于，对于第二个三阶子系统其控制器的一般形式为：

v₂＝-k₁(δ-0.5)-k₂(ω-1.0)-k₃z₂₃-k₄(η-2.4)+v_NL

其中，待定参数K＝[k₁ k₂ k₃ k₄]为行增益向量用于调节子系统中线性部分，待定参数v_NL是非线性补偿项。

3.根据权利要求2所述的非线性隐极水轮发电机水门与励磁联合调节方法，其特征在于，通过极点配置理论确定待定参数K；通过李雅普诺夫稳定性理论确定待定参数v_NL。