全数字式水轮机微机调速器的研究与实践
本文首先对国内外的水轮机调速器的发展概况进行了简要的介绍,并就国内外微机调速器在具体结构及与调速器相关的压力等级、开发语言等方面的发展演进情况进行了详尽的分析和阐述。在此基础上,对比例伺服阀微机调速器、步进电机微机调速器两种典型调速器给予了全面的介绍和分析。通过对两种典型调速器电液转换环节控制方式的对比,提出一种基于BANG-BANG控制的水轮机调速器直接控制方法,较好的解决了高速开关阀不能在水轮机调速器上应用的问题,实现整个系统的数字化,构成了基于直接控制方式的全数字式调速器。
本文对基于BANG-BANG控制的全数字式调速器机械液压系统,在理论上进行了详尽的阐述和严密的推导,给出了系统的传递函数,还通过对同样系统PWM控制传递函数的对比,分析了该系统不能采用PWM控制方式的原因。为进一步优化控制性能,本文还采用快速预测模型FMPC技术对BANG-BANG控制方法进行了性能优化,在理想条件和有阻尼条件下分别进行了论证。为保证理论的准确性和实用性,采用MATLAB的SIMULINK对基于BANG-BANG控制方法及其优化性能控制方法的系统进行了仿真。同时,为检验全数字式水轮机微机调速器应用于工业实际中的性能情况,缩短从科研成果向工业产品转换的周期,在理论研究的基础上进行了实践应用,并给出了实践应用的结果。在全面分析以上研究结果的基础上,给出了相关结论,并对进一步的工作提出了展望。
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