調(diào)節(jié)方法
【專利摘要】本發(fā)明關(guān)于用于系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)的方法，其中測(cè)量表示系統(tǒng)的特性的多個(gè)參數(shù)并且其中至少一個(gè)控制參數(shù)（u）作為測(cè)量的參數(shù)（y）的函數(shù)而應(yīng)用，其特征在于：－選擇系統(tǒng)的標(biāo)稱操作點(diǎn)，－確定在該標(biāo)稱操作點(diǎn)處描述系統(tǒng)的標(biāo)稱模型（Mn），并且從所述標(biāo)稱模型確定對(duì)應(yīng)于可測(cè)量特性參數(shù)（y）的估計(jì)的特性輸出參數(shù)（yr），－確定測(cè)量的特性輸出參數(shù)（y）中的至少一個(gè)與估計(jì)的特性輸出參數(shù)（yr）中的至少一個(gè)之間的誤差，以及－系統(tǒng)的至少一個(gè)控制參數(shù)作為確定來減少估計(jì)的特性輸出參數(shù)（yr）中的至少一個(gè)與測(cè)量的特性輸出參數(shù)（y）中對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)測(cè)量值之間的誤差的誤差函數(shù)而應(yīng)用。
【專利說明】調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于用于調(diào)節(jié)自動(dòng)系統(tǒng)的方法，其特別能適用于用于調(diào)節(jié)交流發(fā)電機(jī)的定子電壓的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]特別地具有高功率(幾百兆瓦(MW))的交流發(fā)電機(jī)連接到配電網(wǎng)絡(luò)，其的需求變化很大。
[0003]這些發(fā)電機(jī)經(jīng)受具有非常不同種類和幅度的變化的干擾:短路、電壓降、負(fù)載變化、卸載等。在所有情況下，并且在它們的整個(gè)操作范圍中，預(yù)期盡可能接近最佳的性能。閉環(huán)也必須具有足夠的穩(wěn)定裕度。
[0004]目前特別地用于核電站中的高功率交流發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)方法基于所謂的四環(huán)調(diào)節(jié)器原理，其中反饋(FBK)環(huán)用于明顯地通過控制一定數(shù)量的可控參數(shù)而使輸出值維持盡可能接近參考值。
[0005]基于模擬技術(shù)的這些方法對(duì)測(cè)量誤差高度靈敏并且甚至在確保閉環(huán)在廣范圍內(nèi)的穩(wěn)定性方面相對(duì)低效。特別地，這些閉環(huán)方法產(chǎn)生振蕩，其難以衰減并且通常被弱衰減。
[0006]這些調(diào)節(jié)方法和應(yīng)用它們的調(diào)節(jié)器更特定地在整個(gè)使用范圍內(nèi)未能滿足與核電站中高功率交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁器和電壓調(diào)整設(shè)備有關(guān)的供電方的技術(shù)規(guī)范。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了至少部分減輕先前提到的缺點(diǎn)，本發(fā)明在于用于系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)的方法(其中測(cè)量表示系統(tǒng)的特性的多個(gè)參數(shù)并且其中至少一個(gè)控制參數(shù)作為測(cè)量參數(shù)的函數(shù)而應(yīng)用)中，其特征在于:
一選擇系統(tǒng)的標(biāo)稱操作點(diǎn)，
一確定在該標(biāo)稱操作點(diǎn)處描述系統(tǒng)的標(biāo)稱模型，
一確定代表相對(duì)于標(biāo)稱模型的可能變化的模型集，
一從所述標(biāo)稱模型確定對(duì)應(yīng)于可測(cè)量特性參數(shù)的估計(jì)的特性輸出參數(shù)，
一確定測(cè)量的特性輸出參數(shù)中的至少一個(gè)與估計(jì)的特性輸出參數(shù)中的至少一個(gè)之間的誤差，以及
一系統(tǒng)的至少一個(gè)控制參數(shù)作為確定來減少估計(jì)的特性輸出參數(shù)中的至少一個(gè)與測(cè)量的特性輸出參數(shù)中對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)測(cè)量值之間的誤差的誤差函數(shù)而應(yīng)用。
[0008]所得的方法未使用估計(jì)器來獲得它的參考值，其關(guān)于在明顯地與系統(tǒng)的狀態(tài)有關(guān)的不可測(cè)量幅度而致使它對(duì)參數(shù)不確定性不太靈敏。
[0009]方法還可具有下列特征中的一個(gè)或多個(gè)(獨(dú)立或組合地)。
[0010]標(biāo)稱模型是系統(tǒng)的理想傳遞函數(shù)的近似。
[0011]標(biāo)稱模型是圍繞操作點(diǎn)的系統(tǒng)的理想傳遞函數(shù)的線性化。
[0012]作為確定來減少估計(jì)的特性參數(shù)與測(cè)量的特性參數(shù)之間的誤差的誤差函數(shù)而應(yīng)用的系統(tǒng)的所述至少一個(gè)控制參數(shù)通過對(duì)至少一個(gè)可測(cè)量的預(yù)定參數(shù)加積分而通過對(duì)從初始系統(tǒng)得到的增廣系統(tǒng)應(yīng)用最佳反饋來確定。
[0013]所應(yīng)用的系統(tǒng)的控制參數(shù)通過積分準(zhǔn)則的優(yōu)化而確定。
[0014]所應(yīng)用的系統(tǒng)的控制參數(shù)通過線性二次高斯(LQG)最佳控制方法而確定。
[0015]方法進(jìn)一步包括下列步驟:
一系統(tǒng)的標(biāo)稱模型的誤差通過代表可能變化的模型集的模型與標(biāo)稱模型之間的所有誤差上的分解而參數(shù)化，
一給定的優(yōu)化準(zhǔn)則通過改變先前獲得的相對(duì)于標(biāo)稱模型的誤差的參數(shù)中的至少一個(gè)而最小化。
[0016]方法進(jìn)一步包括利用對(duì)于通過確定至少一個(gè)反饋增益的固定標(biāo)稱模型的誤差的命令優(yōu)化的補(bǔ)充步驟。
[0017]通過改變相對(duì)于系統(tǒng)的標(biāo)稱模型的誤差的參數(shù)的優(yōu)化準(zhǔn)則的最小化以及利用相對(duì)于通過確定至少一個(gè)反饋增益的固定標(biāo)稱模型的誤差的命令優(yōu)化的步驟在迭代循環(huán)中
相繼重復(fù)。
[0018]方法包括命令與它的飽和值之間的差的求積分的補(bǔ)充步驟，并且作為確定來減少估計(jì)的特性參數(shù)與可測(cè)量特性輸出參數(shù)的測(cè)量值之間的誤差的誤差函數(shù)而應(yīng)用的系統(tǒng)的至少一個(gè)控制參數(shù)在考慮控制參數(shù)與它的飽和值之間的差的積分的情況下確定。
[0019]系統(tǒng)包括連接到電網(wǎng)和它的勵(lì)磁器的電站交流發(fā)電機(jī)。
[0020]系統(tǒng)的狀態(tài)由狀態(tài)向量表示，該狀態(tài)向量包括定子電壓、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度、總角度和勵(lì)磁器中通量的圖像。
[0021]輸出幅度集包括定子電壓、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度、有功功率和對(duì)主要干擾建模的機(jī)械功率的近似值。
[0022]所應(yīng)用的所述至少一個(gè)控制參數(shù)包括勵(lì)磁器控制電壓和對(duì)主要干擾建模的機(jī)械功率的近似值。
[0023]本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是用于系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中測(cè)量表示系統(tǒng)的特性的多個(gè)參數(shù)并且其中至少一個(gè)控制參數(shù)作為測(cè)量的參數(shù)的函數(shù)而應(yīng)用，
其特征在于它包括部件，該部件配置成:
一選擇系統(tǒng)的標(biāo)稱操作點(diǎn)，
一確定在該標(biāo)稱操作點(diǎn)處描述系統(tǒng)的標(biāo)稱模型，
一從所述標(biāo)稱模型確定對(duì)應(yīng)于可測(cè)量特性輸出參數(shù)的估計(jì)的特性輸出參數(shù)，
一確定測(cè)量的特性輸出參數(shù)中的至少一個(gè)與估計(jì)的特性輸出參數(shù)中的至少一個(gè)之間的誤差，以及
一將系統(tǒng)的至少一個(gè)控制參數(shù)作為確定來減少估計(jì)的特性輸出參數(shù)中的至少一個(gè)與測(cè)量的特性輸出參數(shù)中對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)測(cè)量值之間的誤差的誤差函數(shù)而應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]其他特征和優(yōu)勢(shì)將在閱讀下列圖的描述時(shí)變得明顯，其中:
一圖1是代表采用流程圖形式的方法的一個(gè)實(shí)施例的步驟的圖，
一圖2是代表所謂的系統(tǒng)的標(biāo)稱模型的一個(gè)實(shí)施例的框圖，一圖3是代表本發(fā)明的所謂的“前饋”預(yù)測(cè)功能的一個(gè)實(shí)施例的框圖，
一圖4是代表所謂的反饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型的一個(gè)實(shí)施例的框圖，
一圖5是代表在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中用于減敏的增廣系統(tǒng)的框圖，
一圖6是代表來自圖5的增廣系統(tǒng)的簡(jiǎn)化第二版本的框圖，
一圖7是代表包括預(yù)測(cè)功能、反饋、減敏和對(duì)控制飽和的動(dòng)作的實(shí)施例的功能框圖。
[0025]相同的參考涉及所有圖中相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明關(guān)于用于系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)的方法。圖1示出用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法100的各種步驟。該方法特別地在耦合于電網(wǎng)的交流發(fā)電機(jī)的情況下使用。目標(biāo)是采用某一方式向交流發(fā)電機(jī)施加勵(lì)磁器電壓以便在跟蹤設(shè)定點(diǎn)電壓時(shí)確保交流發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性。建立該設(shè)定點(diǎn)電壓以便跟蹤交流發(fā)電機(jī)所連接到的網(wǎng)絡(luò)的需求。
[0027]例如，交流發(fā)電機(jī)具有渦輪交流發(fā)電機(jī)類型。它包括由連接到反應(yīng)器的渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子和定子。該定子處于某一所謂的定子電壓Vs。
[0028]方法100的第一步驟101是選擇標(biāo)稱模型Mn，其明顯地可以是最簡(jiǎn)單的、線性且不變的設(shè)計(jì)模型。該標(biāo)稱模型可特別地代表在預(yù)定操作點(diǎn)處傳遞函數(shù)的線性化，該預(yù)定操作點(diǎn)被認(rèn)為是認(rèn)為系統(tǒng)操作所處的。
[0029]通過下列等式組圍繞操作點(diǎn)對(duì)方法建模:
【權(quán)利要求】
1.一種用于系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)的方法，其中測(cè)量表示所述系統(tǒng)的特性的多個(gè)參數(shù)并且其中至少一個(gè)控制參數(shù)(U)作為測(cè)量的參數(shù)(y)的函數(shù)而應(yīng)用， 其特征在于: 一選擇所述系統(tǒng)的標(biāo)稱操作點(diǎn)， 一確定在該標(biāo)稱操作點(diǎn)處描述所述系統(tǒng)的標(biāo)稱模型(Mn)，并且從所述標(biāo)稱模型確定對(duì)應(yīng)于可測(cè)量特性參數(shù)(y)的估計(jì)的特性輸出參數(shù)(^)， 一確定測(cè)量的特性輸出參數(shù)(y)中的至少一個(gè)與所述估計(jì)的特性輸出參數(shù)(^)中的至少一個(gè)之間的誤差，以及 一所述系統(tǒng)的至少一個(gè)控制參數(shù)作為確定來減少所述估計(jì)的特性輸出參數(shù)(^)中的至少一個(gè)與所述測(cè)量的特性輸出參數(shù)(y)中對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)測(cè)量值之間的誤差的誤差函數(shù)而應(yīng)用。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)稱模型(Mn)是所述系統(tǒng)的理想傳遞函數(shù)的近似(Am, Bm, Cm, Dm)。
3.如權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)稱模型(Mn)是圍繞操作點(diǎn)的所述系統(tǒng)的理想傳遞函數(shù)的線性化(Am, Bm, Cm, Dm)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，作為確定來減少所述估計(jì)的特性參數(shù)(^)與所述測(cè)量的特性輸出參數(shù)(y)之間的誤差的誤差函數(shù)而應(yīng)用的系統(tǒng)的所述至少一個(gè)控制參數(shù)通過對(duì)測(cè)量的預(yù)定特性輸出參數(shù)中的至少一個(gè)加積分而通過對(duì)從初始系統(tǒng)得到的增廣系統(tǒng)應(yīng)用最佳反饋來確定?！?br> 5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所應(yīng)用的系統(tǒng)的控制參數(shù)通過積分準(zhǔn)則的優(yōu)化而確定。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所應(yīng)用的系統(tǒng)的控制參數(shù)通過線性二次高斯(LQG)最佳控制方法而確定。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它進(jìn)一步包括下列步驟: 一確定相對(duì)于所述標(biāo)稱模型(Mn)的可能變化的代表模型集([Mk])， 一所述系統(tǒng)的標(biāo)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(biāo)稱模型(Mn)之間的所有誤差上的分解([δ ik])而被參數(shù)化， 一給定的優(yōu)化準(zhǔn)則(J)通過改變先前獲得的相對(duì)于所述系統(tǒng)的標(biāo)稱模型(M)的誤差(Δ )的參數(shù)([tiki])中的至少一個(gè)而最小化。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，它進(jìn)一步包括利用相對(duì)于通過確定至少一個(gè)反饋增益(-K(s))而固定的標(biāo)稱模型(M)的誤差(Λ )的命令(u)優(yōu)化的補(bǔ)充步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，通過改變相對(duì)于所述系統(tǒng)的標(biāo)稱模型(M)的誤差(△)的參數(shù)的優(yōu)化準(zhǔn)則(J)的最小化以及利用相對(duì)于通過確定至少一個(gè)反饋增益(-K(s))而固定的所述標(biāo)稱模型(M)的誤差(Λ )的命令(u)優(yōu)化的步驟在迭代循環(huán)中相繼重復(fù)。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它包括所述命令(U)與它的飽和值Usat)之間的差的求積分的補(bǔ)充步驟，并且作為確定來減少所述估計(jì)的特性輸出參數(shù)(^)與所述可測(cè)量特性輸出參數(shù)(y)的測(cè)量值之間的誤差的誤差函數(shù)而應(yīng)用的系統(tǒng)的至少一個(gè)控制參數(shù)在考慮所述控制參數(shù)U)與它的飽和值(Usat)之間的差的積分的情況下確定。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)包括連接到電網(wǎng)和它的勵(lì)磁器的電站交流發(fā)電機(jī)(3 )。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)(3，5)的狀態(tài)由狀態(tài)向量(X)表示，所述狀態(tài)向量(X)包括定子電壓(Vs)、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度(ω)、總角度(Θ )和勵(lì)磁器中通量的圖像(efd)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，輸出幅度集包括所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度(ω )、有功功率(Pe)和對(duì)主要干擾建模的機(jī)械功率(Pmec)的近似值。
14.如權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所應(yīng)用的所述至少一個(gè)控制參數(shù)包括勵(lì)磁器控制電壓和對(duì)所述主要干擾建模的機(jī)械功率(Pmec)的近似值。
15.一種用于系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中測(cè)量表示所述系統(tǒng)的特性的多個(gè)參數(shù)并且其中至少一個(gè)控制參數(shù)作為測(cè)量的參數(shù)的函數(shù)而應(yīng)用， 其特征在于，它包括部件，所述部件配置成: 一選擇所述系統(tǒng)的標(biāo)稱操作點(diǎn)， 一確定在該標(biāo)稱操作點(diǎn)處描述所述系統(tǒng)的標(biāo)稱模型(Mn)， 一從所述標(biāo)稱模型確定對(duì)應(yīng)于可測(cè)量特性輸出參數(shù)(y)的估計(jì)的特性輸出參數(shù)(^)， 一確定所述測(cè)量的特性輸出參數(shù)(y)中的至少一個(gè)與所述估計(jì)的特性輸出參數(shù)(^)中的至少一個(gè)之間的誤差，以及 一將所述系統(tǒng)的至少一個(gè)控制參數(shù)作為確定來減少所述估計(jì)的特性輸出參數(shù)(^)中的至少一個(gè)與所述測(cè)量的特性輸出參數(shù)(u，y)中對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)測(cè)量值之間的誤差的誤差函數(shù)而應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK103827757SQ201280045803
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月20日
【發(fā)明者】A-M.希塞爾, P.德拉米納 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司