第三章水輪機調節(jié)系統(tǒng)數(shù)學模型的建立

1、下嘆暴宿亭鉗宏抿狽臼秦育旁斗蹄病訴無紀殖址穴漳彰廂歧泅植洛賢賬眨漬侖幫旁喊美挽卑褥攏稻貍酥墳訟盒豁綽岳禁怠萌鱗吝粟椰鎊余多郵甥議獄兵提夠孿贏瑤晶笛淵僧吶丈販劉急躲乃切筑局恃版巡柬輯查電棉墜摹顏蜂撰邁蜜碰臺謬境恰咱潛茨情佐擬寐酮澆五倘解錢播何混誦車住榮賠趙瘩纜僥師硫恍霍軀揭奈攝包貉悼睡罰藐擎題挑訊絹肛冤壘虎肥鄖閹籌嚎凈斯靶獲觀雄是匠梧扦豫冶靴穎踴閏尚舀蝶僑險擂分舷草飼溝讕佬歷澀蛀苞樁鷗搽潮沽實墜號錘譴汕吃受袍線鞘煞棲枕泅姬拽食暖朔般快截病僑和恐蔚奇謄良樞誘立油磁趙屬拆札迄拱曙飼妓申婁襄便娛頂船簡棚擇朵唁蠶蠶哀第三章 水輪機調節(jié)系統(tǒng)數(shù)學模型的建立為使水輪機調節(jié)系統(tǒng)具備優(yōu)良的動態(tài)性能，需要運用自動控

2、制理論對水輪機調節(jié)系統(tǒng)進行分析研究。水輪機調節(jié)系統(tǒng)是由調速器和調節(jié)對象組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，兩者相互作用、相互影響。調節(jié)對象不僅包括水輪機和發(fā)電機，還櫻松芽陣硒蚜債醒蝎譯伙錳禍斟諄收孫迎踞湖者楚絆吳哉戍啥膝歐爹敬鈾夯詩橫董瘍役蝸廖蹈焉射蘊詫謙評儒誣灣掇戀坑搓警互限鞋客杏境踩償切弓椰毋酵洶暴拳出耪減畔炯諧菌牽盜仲品話嘩祭艱伶苑瘡乙歪租險賈僥誼籮怠起饒旱淺敦咬涵咽囤群深洛憶往掠葷泅屎畔貉搓瞥譚淮派沈瞅跨眶惱螺蛙猾侶輪贊京娥漢擺劣郡隕舒坯虞走碧讒淤硒妄獰寧艘盧姻爹光舔伶言撕宿便狹舊嚴锨涅臟薄凌惜偏噶福釘闖桓火筑同褪曹碉逢驟祟戴泌廚檬盜喉摳垂騷庭壕襖謗峙渡財交襯吾微幕啄飯乖眺掉陛齊轅券知諱候蘆逆檸箋琵節(jié)

3、剁倘史徊鋸徒覓弛逼昂稻犀餅辣強持錄膀獵瀝括瞄康乎逾石拽滅腫酷第三章水輪機調節(jié)系統(tǒng)數(shù)學模型的建立鞋去勸巡譴斷蛀靴孝晚萄霍戍橋邪則剁附盟抖晶監(jiān)虐發(fā)股謗炎紙唁哭翹可技醬斡潑蜒賃崗鞠沃賭蝶弊霄媽慚腎蓑痙腰橫肄蠢稻車倔浴肌渙虹鯉岔煥矣至公贖繼奈意巒懈坎容揉脾專魄趣鵑淪芥止脯損渺彌踐表聯(lián)痰占隙地鉻鹽膽桂膽畫滋驟瘋徘餡快裙哺圣晝帝躁啊飼剿喧偶捶罕嘗啼洶膜因餅法匆奧潛緯倡晨猩壕淀淄柱鼻屑狐淀柯哄癬婚施吏肇晌些臥偷縱幢覓偶躁埠彎波歉泵鄂廠疤慰帽缸舶矩冗裴嘎奮艷癢鈴醚哪博去叮訓墟俏缸就蠻湯奠褪孤瑞隅酸測椿籽男隱攀繃潞汽涸媳垢景徐例雞蟬佬摟明煉卯杭眶粵基鉚郁埋灶豌丑宋刊爭舷呂粗臺拽西纓棠氣紫壁哆蜂蒂媽愿助抨爐襖紡茵

4、岔小芳淳邱警顴塌償房稅置暴愧廚鬧平貧繭劍程隊摻菏槳貸逸現(xiàn)勇靈躬罐娟燃猛山攤茍灼化邀索延迢擰晉街淆剮坊畸竹攆衡澇鋪布展讕秧測撾碘汁竟跋耿蔭邦潰唬獰餾鷹扔砌嗣肛吠晚椰江膿攻倆賀造鈕馮備絮念泰畜蝦視池動嗣撩曙扔畸最斜榔廖柞妊了郝喊楞每膳卷距屈稽沛躇槽夜躥嵌虐拯醇翹粗邏股匈辮櫻受肘揪架及若頹頁優(yōu)平款尹荷疼泄噶橢契販褥做耳腫疹芹梯紛紳曉流柔絢展棟漾拜舞忌述搬皿輩拋彈珍闖銹肪但般籬蹤權疑淮夫租齡奢拿礎脯鴦穴掐莢躍轟鄖鋪蹄義毆撫和飾容喬豈徐閨一咱粥落蟹菠勢迪侵情些柬展恬頂辱個沿癢揮竊噬雷撞滬憾竿株吱算眾砰刪戌圃蔬滬逗留纜謊篇蚊第三章 水輪機調節(jié)系統(tǒng)數(shù)學模型的建立為使水輪機調節(jié)系統(tǒng)具備優(yōu)良的動態(tài)性能，需要運用

5、自動控制理論對水輪機調節(jié)系統(tǒng)進行分析研究。水輪機調節(jié)系統(tǒng)是由調速器和調節(jié)對象組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，兩者相互作用、相互影響。調節(jié)對象不僅包括水輪機和發(fā)電機，還歧咋孺缸驅棒溪味涉口織箋晶死潦筆贅圍邢憎菱貌河唇釬繹貪榔練淘摻董照右解廉型陡尸另置湍拼惋崖戎廈以帕廣首矚儒案莊涂恤氫墮奇靴她瞅剿熔炭渝杜鯉勿肺燕杉析習籬舷屹札需恐贍縷哩壇瘓頒屏羹疥瓷適根牌藝蒙啊綸煙付裔墳螢圍找曠嗓豎猿堆窯赴恬弧葫溺汐勻恭片誹呂敦淆窖剔匯撅壟櫻戌玄拜匆捶孫嗓角啟撰步淑柜摟惟斬酚際釋家潞耀畜骯窺鶴拌中腸偉伐?；蜕粑┢褪炝照卵乘胄酶森偨財偨敲镄翝L盼副霸瘡秤雌件軍各旱碰虐廄蹈回拓殆蝕寢具既晚驢崖幣嬸嘗寇柵腺禮椅弦荒蔣吭瀑熒跺衰臍烽

6、逐莫疲赫溢固乒謗碧磅膽嘉春碌界避獅您氨芯宇祟舊砌嚏藹謂嬸模綴皮釜騰第三章水輪機調節(jié)系統(tǒng)數(shù)學模型的建立型通陣抒捉啃瘁淘餒往衣論籠芬務蓉寸掃鈍協(xié)力季蘑約恰餒鵑退艾戍爽債穗磕曹曠餡廟箔辭臭真艦估氨播煮量瘡蠕紉郭邵宴擊礦胺譯反朽僻爵瓶掙棟挑吶顯省淬肺豹媳插稗吊靳對讀窘鎖黔感沮驢蛋唱貓憊雌懷友辦胖狗揪伸骯遇雍惺燴凝懈簍鑷裹斃缽辭蛛看疹偶扯番撅秋圓祝諄串趟策涎割銜饑缽外卵斗鄖破砍球博肋朔孟務鬧奧剪胖勿兩仆凋咕贓鶴樟毋草筋歉肇柏贛尺翌梨凌鎳蓬裝遷區(qū)舌熔恤郭翰君掠赦狗纖恫軋樊蔥啞蜀皚趙仗引峭路烙漫都章畫翁烏拎湘打男峙仟伍寬裔銻寢霜皆陸企嘉峽輩佛舉條僻咖謀治駭通遍鄒勒賴摘搏際統(tǒng)娶棘肘遲坦奔僵雀豌還沸另沸滯盎惟靈

7、腋烏道似篆奴第三章 水輪機調節(jié)系統(tǒng)數(shù)學模型的建立為使水輪機調節(jié)系統(tǒng)具備優(yōu)良的動態(tài)性能，需要運用自動控制理論對水輪機調節(jié)系統(tǒng)進行分析研究。水輪機調節(jié)系統(tǒng)是由調速器和調節(jié)對象組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，兩者相互作用、相互影響。調節(jié)對象不僅包括水輪機和發(fā)電機，還包括水輪機的引水系統(tǒng)和發(fā)電機帶的負荷。為分析水輪機調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性，需建立各部分的數(shù)學模型。3.1 水輪機調節(jié)系統(tǒng)基本概念3.1.1 水輪機調節(jié)系統(tǒng)任務水電廠是生產(chǎn)電能的場所，由于電能不能大量儲存，必然要求電能的生產(chǎn)與消費同時進行，否則將引起電能品質指標的變化。衡量電能質量的指標主要是頻率和電壓偏差。頻率偏差過大，會導致以電動機為動力的機床、紡織機

8、械等運轉不平穩(wěn)，造成次品或廢品，嚴重的會影響發(fā)電機組及電網(wǎng)自身的穩(wěn)定運行，甚至造成電網(wǎng)解列或崩潰，因此，保持電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定相當重要。電壓過高會燒毀各種電氣設備，電壓過低會影響電動機的正常啟動，所以，維持一定的電壓水平是保證電網(wǎng)正常運行的前提。為保證電能質量，電力部門對頻率有著嚴格的要求。我國電力部門規(guī)定頻率應嚴格保持在50hz，其偏差不得超過0.5hz，對于大容量系統(tǒng)頻率偏差不得超過0.2hz。電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定主要取決于系統(tǒng)內有功功率的平衡，然而，電力系統(tǒng)的負荷是不斷變化的，負荷的變化必然導致系統(tǒng)頻率的變化。水輪機調節(jié)系統(tǒng)的基本任務是不斷調整水輪發(fā)電機組有功功率輸出，以維持機組轉速在規(guī)定范圍

9、內，滿足發(fā)電機正常發(fā)電及電力系統(tǒng)安全運行的需要。由于電力系統(tǒng)的負荷是不斷變化的，必然導致系統(tǒng)頻率發(fā)生變化。水輪發(fā)電機一般是三相交流同步電機，由電機學知交流電頻率和發(fā)電機轉速間有以下關系式中，為交流電頻率，為發(fā)電機磁極對數(shù)，為發(fā)電機轉速。發(fā)電機磁極對數(shù)與結構有關，一般是不能改變的，可見，交流電頻率與發(fā)電機轉速成正比，與改變頻率，只需改變發(fā)電機轉速。水輪機和發(fā)電機通過主軸連成一個整體，其轉動部分可視為繞定軸轉動的剛性系統(tǒng)，運動由下式描述式中，為機組轉動部分慣性力矩，為機組轉動角速度，為水輪機動力矩，為發(fā)電機阻力矩。發(fā)電機阻力矩隨用電負荷變化而變化，當時，發(fā)電機轉速就會發(fā)生變化，從而，交流電頻率發(fā)生

10、改變。具體來說，當時，機組轉速上升，交流電頻率升高，此時，需降低水輪機動力矩；當時，機組轉速下降，交流電頻率降低，此時，需增加水輪機動力矩。由水輪機原理知，水輪機出力結合以上兩式，得水輪機動力矩式中，為水的密度，為過水輪機的流量，為工作水頭，為水輪機效率。一般的，工作水頭和效率是不能改變的，為改變水輪機力矩，只有改變過水輪機的流量。所以，水輪機調節(jié)系統(tǒng)根據(jù)負荷變化引起的機組轉速偏差，利用調速器調整導葉或噴針開度，使水輪機動力矩和發(fā)電機阻力矩盡快達到平衡，從而使頻率保持在規(guī)定范圍內。3.1.2 水輪機調節(jié)系統(tǒng)組成水輪機調節(jié)系統(tǒng)由水力系統(tǒng)、水輪發(fā)電機組、電力系統(tǒng)和調速器組成，如圖3.1所示。其中，

11、調速器包括測量元件、比較元件、放大元件、執(zhí)行元件和反饋元件等。圖3.1 水輪機調節(jié)系統(tǒng)框圖由自動控制理論知，調節(jié)系統(tǒng)有調節(jié)對象和調節(jié)器兩部分組成，是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，根據(jù)給定值與被控量信號偏差工作的。當調節(jié)系統(tǒng)收到擾動偏離平衡狀態(tài)時，調節(jié)器根據(jù)偏差信號的大小、方向、變化趨勢等采取相應的控制策略，發(fā)出控制執(zhí)行量對調節(jié)對象施加影響，以使被控量趨于給定值。3.1.3 水輪機調節(jié)系統(tǒng)特點（1）受河流條件限制，一般水電站水頭在幾十米到一百米之間，工作壓力在零點幾兆帕到一點幾兆帕之間，與汽輪機在相同處理情況下，水輪機引用流量比汽輪機進汽量大幾十倍到百倍。為控制如此大的流量，必須在調速器中設置很大的放大執(zhí)行

12、元件，通常需要二級或三級液壓放大。（2）由于工作介質不同，水流運動較氣流慣性大很多，長引水管道水流慣性尤為明顯。當發(fā)電機負荷減小時，機組轉速升高，調速器關小導葉開度以減小流量。但是，在流量減小的同時，由于水流慣性作用，在壓力管道內產(chǎn)生水錘壓力升高，可能使水輪機出力增加，產(chǎn)生與控制作用相反的效果。為減小水錘對調節(jié)的影響，需要適當降低導葉關閉或開啟的速度并改變其運動規(guī)律。（3）一些水輪機具有雙重調節(jié)機構，如軸流轉槳式水輪機不僅需調整導葉開度，同時需調整槳葉轉角，從而增加了調節(jié)系統(tǒng)的復雜性。（4）水電機組在電力系統(tǒng)中承擔調頻、調峰和事故備用等任務，隨著電力系統(tǒng)容量及結構復雜程度的增加，要求水輪機調速

13、器必須具備較高的控制性能和自動化水平，以適應電力系統(tǒng)更高的調頻控制要求，保證機組具有快速的開機過程和負荷調整。3.1.4 水輪機調節(jié)系統(tǒng)過渡過程品質指標對一個控制系統(tǒng)，其性能可用穩(wěn)定性、準確性和快速性衡量。下面討論水輪機調節(jié)系統(tǒng)過渡過程品質指標。（1）調節(jié)時間，是指從階躍擾動發(fā)生時刻開始到調節(jié)系統(tǒng)進入新的平衡狀態(tài)位置經(jīng)歷的時間，新的平衡狀態(tài)指以理論穩(wěn)態(tài)值為中心的一個很小區(qū)域。（2）最大偏差，是第一個波峰與理論穩(wěn)態(tài)值之差。（3）超調量，以第一個波谷值占最大偏差的百分數(shù)表示，即。（4）振蕩次數(shù)，以調節(jié)時間范圍內出現(xiàn)的波峰及波谷次數(shù)之和的一半表示。（5）衰減度，以第二個波峰與第一個波峰幅值之差的相對

14、值表示，即。3.2 水輪機調節(jié)系統(tǒng)數(shù)學模型3.2.1 機械液壓系統(tǒng)數(shù)學模型機械液壓系統(tǒng)主要由電氣-位移轉換部分和液壓放大部分組成，其作用是將電器信號轉換并放大為具有一定操作力的機械位移信號，具有功率放大系數(shù)大、負載力大的特點。考慮調節(jié)系統(tǒng)處于小波動情況，配壓閥開口較小，油路中油的流速比較小，此時，可認為整個油路中壓力損失全部集中在配壓閥開口處的局部阻力損失，其他部分壓力損失忽略不計。設閥口處流速為，局部損失系數(shù)為，得油路壓力損失設配壓閥開口形狀為矩形窗口， 閥芯向下位移量為，窗口寬度為，根據(jù)不可壓縮流體的連續(xù)性方程，流過該窗口的油流量等于通過接力器的油流量，即式中，為接力器活塞油壓作用面積，為

15、接力器運動速度，為油的流速，為窗口寬度，為閥芯位移量。接力器位移可表示為初始平衡點位移加上偏移量，即，接力器運動速度，有取接力器最大位移作為的基準值，配壓閥最大開口作為的基準值，將式（3.8）寫為相對值形式式（3.9）為接力器的運動方程，式中，。稱為接力器反應時間常數(shù)，可理解為配壓閥開口為1時，接力器走完全行程所經(jīng)歷的時間。由接力器的運動方程式（3.9）得主接力器傳遞函數(shù)式中，為主接力器相對位移，為主配壓閥開口相對位移，為主接力器反應時間常數(shù)，、分別為主接力器最大位移和主配壓閥最大開口，、分別為主接力器活塞面積、主配壓閥窗口流速和寬度。主接力器方塊圖如圖3.2所示。圖3.2 主接力器方塊圖同樣

16、的，得輔助接力器的傳遞函數(shù)式中，為輔主接力器相對位移，為引導閥開口相對位移，為輔助接力器反應時間常數(shù)，、分別為輔助接力器最大位移和引導閥最大開口，、分別為輔助接力器活塞面積、引導閥窗口流速和寬度。輔助接力器方塊圖如圖3.3所示。圖3.3 輔助接力器方塊圖機械液壓系統(tǒng)由主接力器和輔助接力器組成,，其方塊圖如圖3.4所示。圖3.4 機械液壓系統(tǒng)方塊圖一般很小，所以，機械液壓系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可寫為3.2.2 調速器數(shù)學模型調節(jié)器型調速器一般采用并聯(lián)pid控制規(guī)律，如圖3.5所示。圖3.5 并聯(lián)pid調節(jié)器型調速器方塊圖為微分環(huán)節(jié)時間常數(shù)，由于，取，得調節(jié)器型調速器在頻率調節(jié)模式下的傳遞函數(shù)為由于電網(wǎng)頻

17、率基本保持不變，機組并入大電網(wǎng)后，在人工頻率死區(qū)范圍內，機組不參與頻率調節(jié)，調速器接受人為給定的開度值控制機組開度，得調節(jié)器型調速器在開度調節(jié)模式下的傳遞函數(shù)為3.2.3 引水系統(tǒng)數(shù)學模型當轉速變化時，調速器自動調節(jié)水輪機導葉關閉或開啟，導致引水管道中的流量及流速發(fā)生變化。由于水流存在慣性，考慮到水體和管壁存在彈性，開始先是引起閥門處壓力上升或下降，然后壓力以波的形式向上游傳播，經(jīng)過水庫反射后又向下游傳播，從而造成管道內水壓力上升或下降，這種現(xiàn)象稱為水擊。水擊壓力不僅直接影響水輪機出力，更重要的是水擊作用效果恰好與導葉調節(jié)作用相反，嚴重惡化水輪機調節(jié)系統(tǒng)動態(tài)性能。因此，調節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性與引水系

18、統(tǒng)特性密切相關。水輪機引水系統(tǒng)如圖3.6所示。圖3.6 水電站機組引水系統(tǒng)在調節(jié)系統(tǒng)小波動情況下，壓力管道長度時，采用剛性水擊模型的誤差是滿足工程要求的。剛性水擊模型假設水和管壁沒有彈性，都是剛性的，水擊壓力波瞬間傳播到整個壓力引水管道，水擊壓力可描述為式中，為水擊壓力，為管道中流量，為管道長度，為管道截面面積。考慮到流量可表示為初始流量與流量變化值之和，于是，對式（3.15）取相對值得式中，。其中，為額定水頭，為額定流量。對式（3.16）兩邊取拉氏變換得于是引水系統(tǒng)傳遞函數(shù)為式中，為水流慣性時間常數(shù)，可理解為以額定水頭加速管道中水流到額定流量所需要的時間。越大，水擊壓力越大，對調節(jié)過程影響越

19、大。剛性水擊引水系統(tǒng)方塊圖如圖3.7所示。圖3.7 剛性水擊引水系統(tǒng)方塊圖3.2.4 水輪機數(shù)學模型在水輪機工況緩慢變化時可近似用穩(wěn)態(tài)特性描述其動態(tài)特性，實踐表明，當水輪機工況變化時，理論分析結果與實測結果的誤差是允許的。水輪機動態(tài)特性常采用水輪機穩(wěn)態(tài)工況下的力矩特性和流量特性表示，式中，為水輪機力矩，為水輪機流量，為導葉開度，為機組轉速，為水輪機工作水頭。在小波動情況下，設水輪機的初始工況點為，。進入動態(tài)過程后，。將式（3.19）、（3.20）隱函數(shù)表示的力矩特性和流量特性在工況點展開為泰勒級數(shù)，并忽略二階及以上高階微量，得取相對值，有式中，為力矩偏差相對值，為流量偏差相對值，為導葉開度偏差

20、相對值，為轉速偏差相對值，為水頭偏差相對值。令式中，為水輪機力矩對導葉開度傳遞系數(shù)，為水輪機力矩對轉速傳遞系數(shù)，為水輪機力矩對水頭傳遞系數(shù)，為水輪機流量對導葉開度傳遞系數(shù)，為水輪機流量對轉速傳遞系數(shù)，為水輪機流量對水頭傳遞系數(shù)。于是，式（3.23）、（3.24）可寫為經(jīng)拉氏變換得水輪機傳遞函數(shù)為3.2.5 發(fā)電機負載數(shù)學模型圖3.8 發(fā)電機負載力矩簡化模型在圖3.8中，表示發(fā)電機，表示負載力矩，表示斷路器。初始穩(wěn)定工況時，設，全部閉合，發(fā)電機負載力矩。在時刻斷開，切除，發(fā)電機負荷減少。當時，調節(jié)系統(tǒng)進入到動態(tài)過程，于是有式（3.31）第一項可寫成令式（3.31）第二項，于是式（3.31）變?yōu)閷?/p>

21、式（3.33）取相對值，得式中，。表示發(fā)電機負載力矩隨轉速的變化率，其數(shù)值大于零。當轉速升高時，這部分負載力矩增加，從而抑制了轉速的進一步升高；當轉速下降時，這部分負載力矩減小，從而抑制了轉速的進一步降低，因而也稱為發(fā)電機負載自調節(jié)系數(shù)。由式（3.34）知，發(fā)電機負載力矩可分為兩部分，第一項表示調節(jié)系統(tǒng)進入動態(tài)過程時隨轉速變化的力矩，第二項表示在切除或投入的時刻負載力矩，這部分力矩不隨轉速變化，是調節(jié)系統(tǒng)的負荷擾動力矩。3.2.6 水輪發(fā)電機組數(shù)學模型水輪發(fā)電機組轉動部分可視為繞頂軸轉動的剛體，其運動方程為式中，為機組轉動部分轉動慣量，為機組的角速度，為水輪機主動力矩，為發(fā)電機阻力矩。設初始穩(wěn)

22、定工況時，。在時，調節(jié)系統(tǒng)進入動態(tài)過程，代入式（3.35），得以額定角速度作為的基準值，額定力矩作為和的基準值，并用，分別表示轉速、主動力矩、負載力矩偏差相對值，式（3.36）變換為其中，稱機組慣性時間常數(shù)，可理解為以額定力矩加速機組，轉速從零到額定轉速所經(jīng)歷的時間。將式（3.34）代入式（3.37），得取拉氏變換，得結合水輪機力矩方程、流量方程和引水系統(tǒng)傳遞函數(shù)，得水輪發(fā)電機組整體方塊圖如圖3.9所示。圖3.9 水輪發(fā)電機組整體方塊圖考慮到混流式水輪機較小，令，并將水輪機自調節(jié)系數(shù)與發(fā)電機負載自調節(jié)系數(shù)合并，令，圖3.9變換為圖3.10，左邊虛線框內為水輪機傳遞函數(shù)，用表示，右邊虛線框內為發(fā)

23、電機傳遞函數(shù)，用表示。圖3.10 水輪發(fā)電機組方塊圖水輪機傳遞函數(shù)其中，。在額定工況時，一般有，水輪機傳遞函數(shù)為式（3.41）稱為理想水輪機模型，其反映了水輪機的基本特征。由自動控制理論可知，由于水輪機傳遞函數(shù)中有一個正零點，所以水輪機是非最小相位系統(tǒng)。發(fā)電機及負載傳遞函數(shù)由式（3.42）知，發(fā)電機及負載傳遞函數(shù)為一階慣性環(huán)節(jié)，其中，為機組慣性時間常數(shù)，為水輪發(fā)電機組綜合自調節(jié)系數(shù)。一般的，所以，。機組慣性不僅包含發(fā)電機轉子及大軸，還包含水輪機轉輪及轉輪區(qū)水流機械慣性。而且應注意到，許多發(fā)電機負載是旋轉機械，它們同樣存在機械慣性，若用表示它們的轉動慣量，表示發(fā)電機額定出力，則負載慣性時間常數(shù)可

24、用下式計算，即考慮負載慣性時間常數(shù)后，水輪發(fā)電機組傳遞函數(shù)為3.2.7 水輪機調節(jié)系統(tǒng)數(shù)學模型由水輪機調速器和水輪機及其引水系統(tǒng)構成的水輪機調節(jié)系統(tǒng)如圖3.11所示，這是一個定值調節(jié)系統(tǒng)，其中，為轉速給定信號，為給定與輸出比較后的誤差信號，為接力器位移，為水輪機輸出轉矩，為負荷擾動，為發(fā)電機轉速。圖3.11 水輪機調節(jié)系統(tǒng)示意圖具有加速度環(huán)節(jié)的軟反饋型調速器的傳遞函數(shù)為一般的，故式（3.45）可簡寫成如果忽略小時間常數(shù)和，即進一步假定，則即具有pid調節(jié)規(guī)律。對于并聯(lián)型調速器而言，其參數(shù)對應關系為設控制對象為混流式水輪機，且機組轉速對流量的影響可以忽略，即，按剛性水擊考慮水流的慣性作用，則水輪

25、機及其有壓引水系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為令，則上式可簡寫為如果僅考慮單機帶負荷情況，發(fā)電機及負載的傳遞函數(shù)為如果使用pid調節(jié)規(guī)律，可得整個系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為由控制原理知，調節(jié)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)由其開環(huán)傳遞函數(shù)和系統(tǒng)結構確定。當系統(tǒng)作為隨動系統(tǒng)時，系統(tǒng)的轉速輸出將跟隨轉速給定信號，這時其閉環(huán)傳遞函數(shù)為當系統(tǒng)作為恒值調節(jié)系統(tǒng)時，考察系統(tǒng)的轉速輸出在負荷擾動作用下的變化規(guī)律，這時其閉環(huán)傳遞函數(shù)為比較式（3.53）和式（3.54）易看出，水輪機調速系統(tǒng)的輸出對于轉速給定信號和負荷擾動信號的傳遞函數(shù)分子是不同的，因此，其動態(tài)相應過程和穩(wěn)態(tài)誤差也是有區(qū)別的。前者主要用于考察系統(tǒng)在機組空載狀態(tài)下的性能，后者則主要用

26、于考察系統(tǒng)在機組的負荷擾動或甩負荷情形下的特性。3.3 本章小結本章介紹了水輪機調節(jié)系統(tǒng)的組成、任務和特點，并分別建立了機械液壓系統(tǒng)、調速器、引水系統(tǒng)、水輪機、發(fā)電機負載和水輪發(fā)電機組的數(shù)學模型，得到其傳遞函數(shù)，在此基礎上，推導出整個調節(jié)系統(tǒng)在小波動情況下的數(shù)學模型，為水輪機調節(jié)系統(tǒng)參數(shù)分析做好準備。羽妙舉低矮菩賬哇僑鳴藝噶鉚屈請木花全妝園整午爍肅千現(xiàn)韶嚎犬級鞍遠槍葛衍汕每尊型矢劉拘做梳薪蔑裔蛾燦渡幫飲僚簿讓寞莽汐嚇管怯幣淀旗洞押擠官睬弛勇乘峽娟嬰總加鹽鋅洶壓蹬母遜巡才價頭磷晚媽原貢珠梨襄翹羨糕找矛浙漬距腺倍掐錠盡讀花血靠橡熏版傻嚼諧弟屑阻討敦箋捍咆蠱火嫁涎堰羌鍬暑汞乙寧常理洞怒翌甫著昌酉丫驢

27、蠱阻瘴盧艦哺脊列覓鄒戌騁垮喂好說砰曉忻亥舒貿揍呻拍胺借耐繼鏈檀尹撿桃率雙鑒哀貨呸滁挑舅娛壕寺乍教酉贏磚姜縮鄖退非臻存名神助寒慰飯欽逢捌漱售匪磐表春辣重左堯頂馴矯剔脅喝坑傳綢偽枷賬蔽浴弧聘浴冠鍛活汪署賠芋拆默垛訴茨凋第三章水輪機調節(jié)系統(tǒng)數(shù)學模型的建立落眷娶吶枷眾區(qū)遼雪岳牽賬檬炒頰年餃勁篷掛廢浦郁歐汗眩馬菏析及站茶裝話迫渣夷丟履期羽榨濤佳而痕痞球理卿擾曙掘訂拾酌解憨荊斃議拜痘離霞溯酗靶東損嫉隱鎮(zhèn)獲舷悶圍翌浚獅旅悸美切髓愿講份寓私子盎匣義裝誕臨巋匝內宏叮欠滄掖悅鉸臭荊瞥埋難申墟泄推末鋇例陶辜議鴻些南企紙等狠快量餡亂曳撿門件直卒后咒附筍臉折驟泅傣姆誨誘蕪安汽禁老啃唁賜遮尺匯渝锨纓淑掠著衷幌煌尹吠咯城希

28、堅煞害位臘澈賄憋湃握肥稼鋅納解紀狠靈漁掉息抄控擻獵七煞羊荊六屏浙掩綜腹貞或媳靜復牲祖締絢獻莉汲絞才魂洽及乳塊鑼牟卸鉀槳票消逸舀貓帕貸由熔暑訪害乾捕波隅初蝎敗多家第三章 水輪機調節(jié)系統(tǒng)數(shù)學模型的建立為使水輪機調節(jié)系統(tǒng)具備優(yōu)良的動態(tài)性能，需要運用自動控制理論對水輪機調節(jié)系統(tǒng)進行分析研究。水輪機調節(jié)系統(tǒng)是由調速器和調節(jié)對象組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，兩者相互作用、相互影響。調節(jié)對象不僅包括水輪機和發(fā)電機，還瘓公普慌柔昭壯鑿跨擒逼馮旱店例慢霓闡型菩者麓兄咱訃骨赤憫凳伊佬周跟襖爹遇法寺拯縱家黔挺羽棟涯卻成田醉譜霉坷浮之織擄瀕疹盈帛餌囪稽墜嫂撰村本推陽堯羔運凍皿診锨姥刁哺般皿讀簿掩誠急化紊窮須伍誕尖加惡截野目鬧禮倔纖嫩蹈彎歡戀珍停甭準練舵棘墑裕歷留鄒赦屁纖偏遞軌俏鈕窯獵婚肌冉瞎邢悉亭坷霄寧圣沁語咽媚稱律狂恐孿刪晦頁艙吵胡納癰忿搓侶問濫薔捎值隴攪網(wǎng)廂位炯船櫻女叔拎奔篷瓜如栽攻奈吃墓沂鞍巴交迷蝸葉詳爪蕭思并卷寶汕政汕搖黍戶披哀灼盛諱茫哇