用于交流发电机的定子电压的自动调节的方法技术

本发明专利技术关于用于系统的自动调节的方法，其中测量表征系统的多个参数并且其中至少一个控制参数（u）作为测量的参数（y）的函数而应用，其特征在于：－选择系统的标称操作点，－确定在该标称操作点处描述系统的标称模型（Mn），－确定相对于标称模型（Mn）的可能变化的代表模型集（[Mk]），－系统的标称模型（Mn）的误差通过代表可能变化的模型集（[Mk]）的模型与所述标称模型（Mn）之间的所有误差上的分解（[δik]）而被参数化，－给定的优化准则（J）通过改变相对于系统的标称模型（M）的误差（Δ）的先前获得的参数（[δik]）中的至少一个而最小化。本发明专利技术还涉及调节装置，其配置用于应用所述方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】调节方法
本专利技术关于用于调节自动系统的方法，其特别地能适用于用于调节交流发电机的定子电压的装置。
技术介绍
特别地具有高功率（几百兆瓦（MW））的交流发电机连接到配电网络，其的需求变化很大。这些发电机经受具有非常不同种类和幅度的变化的干扰：短路、电压降、负载变化、卸载等。在所有情况下，并且在它们的整个操作范围中，预期尽可能接近最佳的性能。闭环也必须具有足够的稳定裕度。目前特别地用于核电站中的高功率交流发电机的调节方法基于所谓的四环调节器原理，其的反馈（FBK）环用于明显地通过控制一定数量的可控参数而使输出值维持尽可能接近参考值。基于模拟技术的这些方法对测量误差高度灵敏并且甚至在确保闭环在广范围内的稳定性方面相对低效。特别地，这些闭环方法产生振荡，其难以衰减并且通常被较差地衰减。这些调节方法和应用它们的调节器更特定地在整个使用范围内未能满足与核电站中高功率交流发电机的励磁器和电压调整设备有关的电力供应方的技术规范。
技术实现思路
为了至少部分减轻先前提到的缺点，本专利技术在于用于系统的自动调节的方法（其中测量表征系统的多个参数并且其中至少一个控制参数作为测量的参数的函数而应用），其特征在于：－选择系统的标称操作点，－确定在该标称操作点处描述系统的标称模型，－确定代表相对于标称模型的可能变化的模型集，－系统的标称模型的误差通过代表可能变化的模型集的模型与标称模型之间的所有误差上的分解而参数化，－给定的优化准则通过改变相对于标称模型的误差的先前获得的参数中的至少一个而最小化。从而获得的优化方法因为代表参数中断的模型集的存在使得离开标称操作点变得可能而减敏。方法还可以具有下面的特征中的一个或多个（独立或组合地）。方法进一步包括通过确定至少一个反馈增益利用对固定的标称模型的误差而优化命令的补充步骤。通过改变相对于系统的标称模型的误差的参数而最小化优化准则和通过确定至少一个反馈增益来利用相对于固定的标称模型的误差而优化命令的步骤在迭代环中相继重复。标称模型是系统的理想传递函数的近似。标称模型是系统的理想传递函数在操作点周围的线性化。作为确定来减少估计的特性参数与测量的特性参数之间的误差的误差函数而应用的系统的所述至少一个控制参数通过对从初始系统得到（通过对可测量的预定参数添加积分）的增广系统应用最佳反馈而确定。所应用的系统的控制参数通过积分准则的优化而确定。所应用的系统的控制参数通过线性二次高斯（LQG）最佳控制方法而确定。方法进一步包括下面的步骤：－估计的对应于可测量特性参数的特性输出参数从所述标称模型确定，－确定测量的特性输出参数中的至少一个与估计的特性输出参数中对应的至少一个之间的误差，以及－系统的至少一个控制参数作为确定来减少估计的特性参数中的至少一个与测量的特性输出参数中的对应的至少一个测量值之间的误差的误差函数而应用。方法包括命令与它的饱和值之间的差的积分的补充步骤，并且通过确定至少一个反作用增益而利用对固定的标称模型的误差来优化命令通过使用命令与它的饱和值之间的差的积分而做出。系统包括连接到电网和它的励磁器的电站交流发电机。系统的状态由状态向量表示，该状态向量包括定子电压、转子的旋转速度、总角度和励磁器中通量的图像。输出幅度集包括定子电压、转子的旋转速度、有功功率和对主要干扰建模的机械功率的近似值。所应用的所述至少一个控制参数包括励磁器控制电压和对主要干扰建模的机械功率的近似值。本专利技术的另一个目标是系统的自动调节系统，其中测量表征系统的多个参数并且其中至少一个控制参数作为测量的参数的函数而应用，其特征在于，它包括部件，所述部件配置成：－选择系统的标称操作点，－确定在该标称操作点处描述系统的标称模型，－确定代表相对于标称模型的可能变化的模型集，－通过代表可能变化的模型集的模型与标称模型之间的所有误差上的分解而使系统的标称模型的误差参数化，－通过改变相对于系统的标称模型的误差的先前获得的参数中的至少一个而使给定优化准则最小化。附图说明其他特征和优势将在阅读下面的图的描述时变得明显，其中：－图1是代表采用流程图形式的方法的一个实施例的步骤的图，－图2是代表系统的所谓的标称模型的一个实施例的框图，－图3是代表所谓的“前馈”预测功能的一个实施例的框图，－图4是代表所谓的反馈系统的设计模型的一个实施例的框图，－图5是代表根据本专利技术的用于减敏的增广系统的框图－图6是代表来自图5的增广系统的简化第二版本的框图，－图7是代表包括预测功能、反馈、减敏和对控制饱和的作用的实施例的功能框图。相同的参考涉及所有图中相同的元件。具体实施方式本专利技术关于用于系统的自动调节的方法。图1示出用于调节系统的方法100的各种步骤。该方法特别地在耦合于电网的交流发电机的情况下使用。目标是采用关于在跟踪设定点电压时确保交流发电机稳定性这样的方式向交流发电机施加励磁器电压。建立该设定点电压以便跟踪交流发电机所连接的网络的需求。例如，交流发电机具有涡轮交流发电机类型。它包括由连接到电抗器的涡轮机驱动的转子和定子。该定子处于某一所谓的定子电压Vs。方法100的第一步骤101是选择标称模型Mn，其明显地可以是最简单的、线性且不变的设计模型。该标称模型可特别地代表在预定操作点处传递函数的线性化，该预定操作点被认为是认为系统操作所处的。通过下面的等式组在操作点周围对方法建模：在上面的等式中：－x是状态向量，并且在交流发电机情况下x=[Vsωθefd]T，其中Vs是定子电压，ω是旋转速度，θ是网络的电压与电动势之间的总角度，并且efd是励磁器中磁通量的图像，－um是输入向量，并且在交流发电机情况下um=[uPmec]T，其中u是控制参数并且Pmec是传送到转子的机械功率，其被视为主要干扰，－y是输出向量，并且在交流发电机情况下y=[VsωPePmec]T，其中Pe是供应的有功电功率。在这里标记[…]T指示转置操作，向量采用垂直向量的形式在式中使用。模型从而由四个矩阵Am、Bm、Cm、Dm表征。选择各种参数的值来关于给定的操作点而最佳地对系统建模。该操作点一般是这样的，设计师希望在其周围赋予要调节的系统的稳定性质。例如，在交流发电机情况下，这是正常操作点。Am、Bm、Cm和Dm是在不变线性模型的背景下选为不变的矩阵。该不变线性模型产生第一近似，其易于根据需要的公差在操作点周围在较大或较小邻近范围操纵系统并且对其建模。该模型大体上是描述系统的实际演进的传递函数的一阶线性近似。使时间或其他可变参数明确地有助于矩阵Am、Bm、Cm、Dm的值，这是可能的。在该情况下，计算必须考虑这些矩阵的导数的值。根据时间依赖的形式，这很快使计算复杂化，但方法整体上保持不变。图2代表采用该方式建模的采用功能框图形式的系统。该功能框图1的中心元件是标称模型Mn，其包括交流发电机3和励磁器5。标称模型Mn接收设定点值Vref、控制参数u和主要干扰Pmec作为输入。作为输出，标称模型Mn供应物理输出幅度集，其包括定子电压Vs，从其中扣除设定点值Vref以便获得相对于设定点的误差e、电功率Pe，并且向量y=[VsωPePmec]T。e和Pe的值在向量z=[ePe]T中分组。干扰多半具有已知种类并且是电站和网络的物理实现所固有的，并且特别地是电站大体上采用并联连接到可变数量的线路和消耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于系统的自动调节的方法，其中，测量表征所述系统的多个参数并且其中至少一个控制参数（u）作为测量的参数（y）的函数而应用，其特征在于：－选择所述系统的标称操作点，－确定在该标称操作点处描述所述系统的标称模型（Mn），－确定相对于所述标称模型（Mn）的可能变化的代表模型集（[Mk]），－所述系统的标称模型（Mn）的误差通过代表可能变化的模型集（[Mk]）的模型与所述标称模型（Mn）之间的所有误差上的分解（[δik]）而被参数化，－给定的优化准则（J）通过改变相对于所述系统的标称模型（M）的误差（Δ）的先前获得的参数（[δik]）中的至少一个而最小化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.20 EP 11290331.51.一种用于交流发电机的定子电压的自动调节的方法，其中，测量表征系统的多个参数并且其中至少一个控制参数（u）作为测量的参数（y）的函数而应用，其特征在于：－选择所述系统的标称操作点，－确定在该标称操作点处描述所述系统的标称模型（Mn），－确定相对于所述标称模型（Mn）的可能变化的代表模型集（[Mk]），－所述系统的标称模型（Mn）的误差通过代表可能变化的模型集（[Mk]）的模型与所述标称模型（Mn）之间的所有误差上的分解（[δik]）而被参数化，－给定的优化准则（J）通过改变相对于所述系统的标称模型（M）的误差（Δ）的先前获得的参数（[δik]）中的至少一个而最小化。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它进一步包括通过确定至少一个反馈增益（-K(s)）利用相对于固定的标称模型（Mn）的误差（Δ）来优化命令（u）的补充步骤。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过改变相对于所述系统的标称模型（Mn）的误差（Δ）的参数而最小化优化准则（J）和通过确定至少一个反馈增益（-K(s)）利用相对于固定的标称模型（Mn）的误差（Δ）来优化命令（u）的步骤在迭代环中相继重复。4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述标称模型（Mn）是所述系统的理想传递函数的近似（Am，Bm，Cm，Dm）。5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述标称模型（Mn）是在所述系统的理想传递函数的操作点周围的线性化（Am，Bm，Cm，Dm）。6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为确定来减少估计的特性输出参数（yr）与测量的输出参数（y）之间的误差的误差函数而应用的系统的所述至少一个控制参数通过对预定测量的特性参数中的至少一个添加积分而从初始系统得到的增广系统应用最佳反馈来确定。7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所应用的系统的控制参数通过积分准则的优化而确定。8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所应用的系统的控制参数通过线性二次高斯（LQG）最佳控制方法而确定。9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：AM希斯塞，P德拉米纳特，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：
国别省市：