水轮机调节系统是一种复杂的非线性非最小相位系统，为了深入研究其调节规律，在考虑水轮机非线性和弹性水击的基础上，引入二阶发电机动态模型并忽略系统频率扰动，提出了一种新的水-机-电联合非线性模型。以调速器PID参数为控制参数，通过六维自治系统Hopf分岔直接判据对该模型进行理论分析，得到了该非线性系统的稳定域。并结合分岔图、时域响应图和系统相轨迹图分析了不同调速器参数时系统拓扑结构的变化，结果表明：当调速器参数远离分岔点时，系统能够快速收敛与稳定，这为非线性水轮机调节系统控制参数的整定及其安全稳定运行提供了理论依据。
Abstract
Hydraulic turbine governing system is a complex non-linear non-minimum phase system. In order to study its governing law thoroughly, this paper introduces a second-order generator dynamic model and ignores the frequency disturbance of the system based on the consideration of the non-linearity and elastic water hammer of the turbine and the non-linearity of the generator set.- Nonlinear model of mechanical-electrical combination. Taking PID parameters of governor as control parameters, the model is theoretically analyzed by direct criterion of Hopf bifurcation of six-dimensional autonomous system, and the stability region of the nonlinear system is obtained. Based on the bifurcation diagram, time domain response diagram and system trajectory diagram, the changes of the system topology structure with different governor parameters are analyzed. The results show that when the governor parameters are far away from the bifurcation point, the system can quickly converge and stabilize, which provides a theoretical basis for the setting of the control parameters and the safe and stable operation of the nonlinear turbine governing system.
关键词
水轮机调节系统 /
非线性 /
PID参数 /
Hopf分岔 /
混沌分析
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Key words
hydraulic turbine regulating system /
nonlinear /
PID parameter /
bifurcation /
chaos analysis
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