基于LADRC的汽轮发电机控制系统及其静态补偿系数确定方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于LADRC的汽轮发电机控制系统及其静态补偿系数确定方法。该控制系统具有调速器死区或汽轮机发电速率约束，包括调速器、汽轮机、电力系统、线性扩张状态观测器，所述控制系统还包括：误差补偿模块；所述误差补偿模块，针对调速器死区，用于将调速器的理论输出与实际输出之间的误差反馈至线性扩张状态观测器，利用线性扩张状态观测器进行估计，使LADRC达到消除调速器死区的目的；针对汽轮机发电速率约束，将汽轮机的理论输出与实际输出的误差作为外部扰动，加入LESO进行估计，从而使LADRC消除GRC的影响。本发明专利技术提出的控制系统具有较好的控制性能，采用描述函数法获得补偿系数的取值范围是可行且有效。补偿系数的取值范围是可行且有效。补偿系数的取值范围是可行且有效。

【技术实现步骤摘要】
基于LADRC的汽轮发电机控制系统及其静态补偿系数确定方法


[0001]本专利技术涉及汽轮发电机
，尤其涉及一种基于LADRC的汽轮发电机控制系统及其静态补偿系数确定方法。

技术介绍

[0002]随着现代电力系统规模和复杂性的不断增加，由系统振荡引起的广域停电的风险也在增加。因此，已有很多先进的控制方法被用于解决负荷频率控制问题，如惯性控制和下降速率控制策略、自适应模糊增益调度、滑模控制（sliding mode control，SMC）方法和2
‑
自由度（two
‑
degree
‑
of
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freedom，TDF）内模控制（internal model control，IMC）的PID（proportional
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integral
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derivative）整定方法（参考文献Tan W. Unified Tuning of PID load frequency controller for power systems via IMC[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于LADRC的汽轮发电机控制系统，所述控制系统具有调速器死区，包括调速器、汽轮机、电力系统和线性扩张状态观测器，其特征在于，所述控制系统还包括：误差补偿模块；所述误差补偿模块，用于将调速器的理论输出与实际输出之间的误差反馈至线性扩张状态观测器，利用线性扩张状态观测器进行估计，使LADRC达到消除调速器死区的目的。2.根据权利要求1所述的基于LADRC的汽轮发电机控制系统，其特征在于，还包括：状态反馈增益模块；所述误差补偿模块包括上、下两个补偿分支；其中：控制系统的输出为频率变化Δf；将控制系统的输出作为线性扩张状态观测器的第一路输入信号；线性扩张状态观测器的输出与原始输入信号u作减法运算后作为状态反馈增益模块的输入；状态反馈增益模块的输出分两路：一路与控制系统的输出Δf经1/R倍增益后的结果Δf/R作减法运算后输出中间量u
’
；另一路作为误差补偿模块的下补偿分支的第一路输入信号；R为机组下降特性；将所述中间量u
’
直接作为误差补偿模块的上补偿分支的第一路输入信号，将调速器的实际输出直接作为误差补偿模块的上补偿分支的第二路输入信号；误差补偿模块的上补偿分支的第一路输入信号和第二路输入信号作减法运算后再经过k倍增益后作为误差补偿模块的下补偿分支的第二路输入信号；k为可手动调节的静态补偿系数；误差补偿模块的下补偿分支的第一路输入信号和第二路输入信号作减法运算后作为线性扩张状态观测器的第二路输入信号。3.根据权利要求2所述的基于LADRC的汽轮发电机控制系统，其特征在于，所述中间量u
’
经过调速器死区后还作为计算调速器的输入信号的第一参考量；调速器的实际输出还分别直接作为计算调速器的输入信号的第二参考量以及直接作为计算汽轮机的输入信号的第一参考量；其中，调速器的输入信号的第一参考量与第二参考量作减法运算后作为调速器的输入信号；汽轮机的输出分为两路，一路直接作为计算汽轮机的输入信号的第二参考量，另一路直接作为计算电力系统的输入信号的第一参考量；其中，汽轮机的输入信号的第一参考量与第二参考量作减法运算后作为汽轮机的输入信号；电力系统的输出分为两路，一路直接作为计算电力系统的输入信号的第二参考量，另一路经过K
p
倍增益后即为控制系统的输出Δf；将负荷扰动ΔP
d
作为计算电力系统的输入信号的第三参考量；其中，电力系统的输入信号的第一参考量依次与第二参考量和第三参考量作减法运算后作为电力系统的输入信号；K
p
为发电机增益。4.如权利要求1至3任一所述的基于 LADRC的汽轮发电机控制系统的静态补偿系数确定方法，其特征在于，包括：步骤1：获得非线性元件的描述函数N(X)，并绘出负倒描述函数
‑
1/N(X)的曲线，具体包括：具有死区非线性特性的描述函数N(X)如公式（1），其中，死区非线性的死区宽度和线性输出特性的斜率分别为0.1和1：
ꢀ
(1) 且有：其中，X表示非线性的振幅，K表示线性输出特性的斜率，Δ表示死区非线性的死区宽度；步骤2：求传递函数G(jq)，具体为：定义其中，G
L
是LADRC的传递函数；jq表示频率特性，g1表示线性环节的总传递函数，g2表示调速器的传递函数，g3表示汽轮机的传递函数，g4表示电力系统的传递函数，g5表示机组下降特性的倒数，g6表示静态补偿系数k，T
G
表示调速器时间常数，T
T
表示汽轮机时间常数，T
P
表示发电机时间常数，s表示微分算子；然后通过信号流图和梅逊公式可以获得如公式（2）所示的传递函数G(jq)：
ꢀꢀ
(2)步骤3：绘出传递函数G(jq)的奈奎斯特曲线，然后应用奈奎斯特稳定判据进行分析，具体为：将G(jq)的奈奎斯特曲线和
‑
1/N(X)的曲线绘制在同一个坐标系中，G(jq)的奈奎斯特曲线与负实轴的交点为 ，若G(jq)的奈奎斯特曲线不包围
‑
1/N(X)的曲线，即 ，则该系统稳定；若G(jq)的奈奎斯特曲线包围
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1/N(X)的曲线，即 ，则该系统不稳定。5.基于LADRC的汽轮发电机控制系统，所述控制系统具有汽轮机发电速率约束，包括调速器、汽轮机、电力系统和线性扩张状态观测器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：常帅兵，齐山成，张敏，张超，库阁阁，董奕然，李婉迪，池晓航，李毅，李润发，张宇，郑冰冰，
申请(专利权)人：河南工学院，
类型：发明
国别省市：