[发明专利]一种一管多机水电机组协同控制器设计方法

权利要求书

1.一种一管多机水电机组协同控制器设计方法，其特征在于：以一管多机水电机组调节系统为基础，选择转子转速、导叶开度和机械功率这三个状态变量的线性组合为宏变量，定义了宏变量收敛的动态过程来保证系统能在协同控制的作用下收敛到控制流形ψ(x,t)＝0上，配合一管多机水电机组调节系统微分方程，确定了一管多机水电机组协同控制器的控制规律，具体包含以下步骤：

步骤一：定义控制系统的流形

在一管多机水电机组调节系统微分方程的基础上，选择转子转速、导叶开度和机械功率这三个状态变量的线性组合为宏变量，定义了宏变量收敛的动态过程，收敛方程如下：

其中：ω_i为第i台发电机转子转速标幺值；y_i为第i台水轮机主接力器位移标幺值；P_ti为第i台水轮机输出力矩标幺值；ω_iref，y_iref，pt_iref分别代表转子转速，导叶开度和水轮机功率的参考值；a₁，a₂为设计参数，用于描述转子转速偏差、导叶开度偏差和机械功率偏差的取值关系；T表示状态变量经动态过程收敛到控制流形的时间；

步骤二：求解控制规律u_i

一管多机水轮机调节系统状态方程和宏变量的收敛方程都包含了控制规律u_i，可推导出一管多机水电机组协同控制器的控制规律：

其中：q_i为第i台水轮机进口处的流量标幺值；y_i为第i台水轮机主接力器位移标幺值，y_ri为额定负荷下第i台水轮机主接力器的位移标幺值；P_ti为第i台水轮机输出力矩标幺值；δ_i为第i台发电机转子q轴领先x轴的电角度；ω_i为第i台发电机转子转速标幺值；h₀是水电站静水头标幺值；A_in，B皆为水力系统特征参数，与水流惯性时间常数有关；n为岔管的数量；A_t为水轮机增益系数；q_nl为水轮机空载流量标幺值；u_i为第i台水轮机控制系统回路的输出信号；y_i0为第i台水轮机主接力器初始位移标幺值；T_yi为第i台水轮机主接力器时间常数；ω_B为第i台发电机转子同步转速标幺值；P_gi为第i台发电机电磁力矩；D_i为第i台发电机阻尼因子；T_j为发电机机组惯性时间常数，一般为3-12；T_wT,T_wi分别是共用管和第i岔管的水流惯性时间常数。