高压共轨柴油机国产芯片控制系统研究

针对现有高压共轨柴油机电控单元高度依赖进口芯片、自主不足的问题,提出了基于全国产芯片的高压共轨柴油机电控单元方案。所设计的国产控制单元选用兆易创新的GD32F450芯片为控制核心,承担发动机数据采样、处理、存储与控制任务。首先,采用Boost升压电路提供喷油器峰值电流,利用分立器件设计双边驱动与电流反馈电路,在不依赖进口专用芯片的条件下,对喷油器驱动电流进行闭环控制;然后,基于FreeRTOS操作系统,开发高压共轨柴油机底层驱动软件,实现对不同任务调度周期的精准控制;最后,对所设计的电控单元进行了实验验证。结果表明,所设计的国产高压共轨柴油机电控单元功能齐全、工作稳定,双边驱动电路典型峰值电流为22 A,维持电流为10 A,最小喷射间隔时间为200μs,多次喷射性能与Bosch系统相当。发动机不同转速条件下任务调度周期精准、实时性好,研究证实了高压共轨柴油机电控单元全国产化方案的可行性,对推动发动机电控技术自主可控提供了有益参考。

基于初始氨覆盖率寻优的燃煤电站SCR脱硝系统机理建模

随着新能源发电大规模并网,燃煤机组工况快速变化,选择性催化还原(SCR)反应器入口氮氧化物(NO_(x))浓度剧烈波动。传统PID控制已无法满足NO_(x)的超低排放标准,需要建立准确的模型对出口NO_(x)浓度进行预测,以实现快速准确的喷氨量控制。然而,在机理建模的过程中,氨覆盖率这一关键数据因无法测量而缺失,直接影响模型精度。为了解决氨覆盖率缺失的问题,提出了一种名为初始氨覆盖率寻优的方法。采用改进的粒子群优化(IPSO)方法,通过燃煤电厂运行数据对机理模型反应常数和初始氨覆盖率进行校准。结果表明:经过初始氨覆盖率寻优,机理模型预测的出口NO_(x)浓度精度得到了显著提升,典型工况下,测试集平均绝对百分比误差下降了17.1%。

虚拟I/O模块在DCS以太网通信接口模块上的实现

为减少硬件模块的重复开发,在保留原DCS软硬件系统架构不变的基础上,在以太网通信接口模块硬件上虚拟不同的I/O模块。虚拟I/O模块与硬点I/O模块具有一致的输入、输出及参数属性,且组态方式和产物格式一致。同一以太网通信模块上可在不同的虚拟I/O槽位上配置不同的虚拟I/O模块,如Modbus TCP虚拟I/O模块和GOOSE虚拟I/O模块,进而在同一硬件实现不同的通信功能。虚拟I/O模块的使用一方面减少了DCS系统硬件模块的种类,简化备品备件,另一方面也提高了通信扩展的灵活性和便利性。

“电力电子技术基础”闭环型教学控制模型分析与实践

自动控制原理中的反馈闭环控制结构可以消除设定值与输出值之间的误差,使输出值跟随设定值或输入值。本文给出几种单闭环或双闭环反馈型教学控制结构,在与自动控制原理中反馈闭环控制结构进行对比分析后,分析了反馈型教学控制结构的工作原理,并给出了过去反馈型教学控制获得的经验,表明反馈型教学控制结构概念清晰,互操作性强,执行效率高,可扩展性强,易于推广应用。

智能化趋势下的单片机数控直流电源系统设计与实现

本设计旨在探讨基于单片机的数控电源设计。随着电子技术的快速发展,对电源的稳定性和可控性要求日益提高。数控电源作为一种智能化、数字化的电源设备,具有调节精度高、输出稳定、操作便捷等优点,因此在科研、工业生产和日常生活中得到了广泛应用。本设计首先介绍了数控电源的基本原理和设计要求,然后详细阐述了基于单片机的数控电源设计过程,包括硬件电路设计和软件程序设计。在硬件设计部分,重点介绍了整流滤波电路、D/A转换电路、电压调节电路和显示电路等关键部分的设计。在软件设计部分,详细说明了控制流程。最后,通过实验验证了本设计的可行性和性能。本设计的研究为数控电源的设计提供了一种新的思路和方法,具有一定的参考价值和实际意义。

基于Q学习的超超临界机组协调系统模型预测控制研究

超超临界机组具有多输入多输出、非线性严重、耦合强、时滞大的特点,其控制系统的设计要求是在保证系统稳定运行的同时,最大限度地提高机组的热效率和功率输出、快速准确地调节机组负荷、确保机组主蒸汽压力和温度在允许范围。通过调整系统模型以及阶段成本,进而获取最优策略。选取强化学习中的Q学习方法。将参数化模型预测控制作为Q学习中的一种新型函数逼近器,通过调整模型预测控制的参数来获取近似最优闭环控制策略以及最优的值函数。将该方法应用到1 GW超超临界锅炉汽轮机协调系统的控制中。在升负荷以及小范围升负荷变化情况下进行仿真。仿真结果表明,与传统模型预测控制方法对比,该方法可以在满足约束的情况下使系统输出值更加准确地到达设定值。

燃煤机组过热汽温宽负荷模型前馈控制

为了对燃煤机组过热汽温宽负荷运行时进行更精确地前馈控制,提出一种基于物理引导神经网络(PGNN)的预测前馈信号模型,并基于间隙度量法确定了多模型的负荷段分配。多模型间隙度量PGNN预测方法采用多模型间隙度量方法对负荷区段进行合理划分,结合过热器机理引导的长短期记忆神经网络,可以对强耦合、大惯性的过热汽温宽负荷前馈信号进行精准预测。结果表明:在机组宽负荷运行时,随着负荷降低控制对象的非线性程度逐渐增强,需要更多的模型数量,采用多模型间隙度量PGNN前馈控制方法可以在不同工况下采用与当前工况相适应的前馈信号,有效提升过热汽温的调节精度和稳定性。

锅炉炉膛含氧量神经元PID控制及其仿真

燃煤锅炉炉膛中过低的含氧量会使燃烧不充分,过高的含氧量又会使送风带走较多的热能。在一定的给煤速度之下,必须选择合适的送风量才能使炉膛燃烧维持在最佳状态。故必须给出送风量的调节控制方案。为此,首先对于锅炉炉膛的含氧量和送风之间的非线性关系进行数学建模,进而尝试PID补偿控制设计,用根轨迹法确定使闭环系统能稳定的增益.另外,还采用了一种人工神经网络控制方案,比较了两种方法的计算机仿真结果,验证了人工神经元PID控制的有效性。

基于TD—PLS模型预测前馈的垃圾焚烧锅炉脱酸自动控制策略研究与应用

针对垃圾焚烧锅炉半干法脱酸系统自动控制投运率低、控制效果差的问题,在分析脱酸系统运行特性的基础上,设计了一种以PID控制和模型预测前馈相结合的HCl-SO_(2)协同控制策略。采用以HCl排放浓度作为主要控制目标,SO_(2)排放浓度作为次要目标的串级PID协同控制策略。在串级PID控制的基础上,基于时间差分偏最小二乘法(TD—PLS)建立HCl排放浓度预测模型作为控制前馈。该控制策略应用于某500 t/d垃圾焚烧机组脱酸系统,实际应用效果表明:脱酸控制投入前,HCl排放浓度波动变化较大,小时排放均值范围20~40 mg/m^(3),小时排放均值浓度相对标准偏差(RSD)为15.95%。脱酸自动控制投入后,HCl小时排放均值范围在25~30 mg/m^(3),小时排放均值浓度RSD为6.22%。在协同控制作用下,HCl小时排放均值波动显著减小,单位锅炉蒸发量的石灰浆液消耗量由0.034 m^(3)/t降低到0.027 m^(3)/t,相比投运前降低了21%,在保证出口HCl和SO_(2)浓度符合标准的情况下,提高了脱酸系统运行的稳定性和经济性。

“三全育人”理念指导下热工控制系统试验与维护课程思政的教学设计与实施

对当前高职院校热工控制系统试验与维护课程的教学现状及问题进行分析。提出了以“厚德强技乐业、电力点亮人生”为思政主线的课程思政总体设计思路,从课程思政教学目标、教学体系、教学方法、教学实施、教学评价5个方面对高职院校热工控制系统试验与维护课程思政教学进行了改革探索。实践结果表明,热工控制系统试验与维护课程思政教学改革取得了良好效果,学生的电力报国情怀培育得以强化,人才培养质量显著提高,毕业生获就业单位广泛好评。

单轴燃气-蒸汽联合循环机组FCB控制策略研究与应用

为强化本地支撑电源建设,提高应对突发因素造成的大面积停电事故,广东电网对联合循环机组孤网运行能力及“黑启动”功能提出了明确要求。依托某燃机电厂二期基建调试项目,开展了两套AE94.3A型燃气-蒸汽联合循环“一拖一”单轴式机组快速甩负荷(fast cut back,简称FCB)试验。试验模拟了电网外送回路故障,机组通过快切线路断路器,最终实现了汽机跳闸,燃机快速切负荷、输出功率降至带厂用电的“孤网运行”目的,试验过程各参数变化平稳,主辅机设备均为安全停运,试验取得了较好的效果。通过对汽机旁路系统、锅炉过热/再热减温水系统、汽包液位系统、凝结水及真空系统、轴封系统等的控制策略进行针对性的优化与完善,使得机组具备了完整可靠的FCB功能,显著增强了电源侧供电可靠性。相关经验可供后续同类机组参考。

考虑稳定性的双事件触发过热汽温串级控制

过热蒸汽温度对燃煤火力发电厂的运行至关重要。然而,以往控制策略中执行器频繁动作的问题却未被重视。因此,从保护执行器的角度出发,设计了一种新的控制策略。首先,针对蒸汽温度系统提出了一种考虑稳定性的双事件触发串级控制策略。该策略分别在内环和外环控制器的前端增加了一个事件触发机制。其次,为了减少执行器和控制器更新次数,讨论了在串级控制的双环中添加事件触发机制,并得到了事件触发条件的阈值和时间间隔的选择规律。最后,推导出等效的状态反馈系统,利用非周期性采样理论证明了系统的稳定性。稳定性只与事件时间间隔有关,而与事件触发阈值条件无关。仿真结果表明,与传统的周期控制相比,采用该策略可避免控制器和执行器的频繁更新。此外,与仅在内环或外环添加事件触发控制相比,双事件触发控制策略中内环、外环控制器和执行器的更新次数更少,控制性能更好。

350 MW超临界机组深度调峰工况下旁路供热蓄能调频研究与应用

某350 MW超临界火电机组在开展高低压旁路供热改造后一次调频能力显著下降,在深度调峰工况下调频动作15 s时负荷变动量无法满足75%额定负荷的要求。通过对汽机高压调节阀流量变化、调频控制回路、汽机主控回路等影响调频的因素进行综合分析,得出高压旁路供热分流引起锅炉蓄热不足是造成调频能力下降的主要原因。为提高低负荷下的锅炉蓄热,一方面利用能量平衡定律建立机炉两侧新的能量需求模型,实现供热高旁蒸汽的持续性补充,同时对调频阀位前馈回路、汽机主控前馈回路进行了增强,以提高调频负荷的快速响应;另一方面设计了供热高旁调阀超驰控制回路以实现蓄能辅助调频,即在调频动作后根据动作方向和幅度来对供热高旁进行超驰控制。试验结果表明:所提方法有效改善了机组在深度调峰模式下的调频蓄热能力,在25%额定负荷下顺利完成一次调频试验。

基于DCS一体化的刮板输送机断链控制研究

为了进一步提升刮板输送机断链保护的可靠性,利用分散控制系统(distributed control system,DCS)强大的逻辑运算功能,提出一种基于DCS一体化的刮板输送机断链控制系统。该系统包括现场检测层和控制层两部分。现场检测层使用断链接近开关和固态继电器完成链条状态信息的采集和初步处理,并将信号输入至DCS。控制层在DCS中进行逻辑组态,并对采集到的信号进行逻辑运算处理,实现远程实时监测及断链保护功能。实践证明,当发生断链故障时该系统能够及时发出保护信号,满足刮板输送机对断链保护的要求。

现货电价条件下火力发电厂辅机优化调度技术应用

基于次日现货电价曲线波动情况,兼顾机组运行需要、辅机制备原料能力和仓储容量等多种因素,开发火力发电厂辅机优化调度专用软件,提前1 d对可错时运行辅机的启停计划进行自动规划。理论分析和软件功能测试结果表明:对部分辅机设备优化调度后,既可以提高火力发电厂的售电收益,又有利于在用电低谷时段消纳部分电能,提高电网运行的稳定性,具有良好的经济效益和社会效益。

600 MW机组电泵变频逻辑实现及节能分析

为实现机组节能降耗,府谷电厂对2号机组2台电泵进行变频改造,由勺管调节改为变频调节,结合变频器与电泵转速对应关系,找出给水主控与变频器调节指令函数关系,以更好地进行给水控制。通过机组启动及变负荷运行,变频器控制平稳,给水控制稳定,汽包水位变化满足要求,经计算表明,节能效果明显,达到预期目标。

Smith预测器在热工自动控制系统中的应用分析

现代锅炉过热器需要在高温高压的环境中工作,锅炉在出口位置过热或者蒸汽温度较高对电厂安全运行具有重要影响。针对延迟、惯性、时变性等问题,火电厂一般选择常规的过热气温控制系统对温度进行控制,尤其是PID控制方式,但是此类控制方式容易造成鲁棒性,整体控制效果不好,容易出现各类问题。基于此,在热工自动控制系统中应用Smith预测器,可以有效解决各种问题,确保热工系统可以实现自动控制的目标。

提高电厂热控系统可靠性技术研究

分析了热控系统的运行环境,介绍了提高热控系统可靠性的技术研究内容,包括热控系统典型控制策略、《分散控制系统故障应急处理预案》的完善,热控设备可靠性分类与测量仪表合理校验周期及校验方法、热控系统可靠性评估标准等。重点讨论了提高TSI系统运行可靠性、提高热控系统接地可靠性和抗干扰能力的技术措施,以及热控控制逻辑和单点信号保护逻辑的优化等内容。该项技术研究工作有利于促进热控专业的科学化、规范化、精细化管理,提高监督工作的实效性和机组运行的可靠性。

采用辐射能反馈信号的火电单元机组负荷控制系统仿真研究

针对目前单元机组承担调峰任务 ,负荷增减频繁的现象 ,引入锅炉炉膛辐射能信号作为中间被调量 ,对锅炉燃烧率进行反馈控制 ,构成新的单元机组负荷协调控制方式。仿真研究结果表明 ,该控制系统能够提高机组负荷的跟踪性能 ,有效地克服锅炉燃烧率内扰对机组运行的影响 ,显著提高了系统的控制品质 。

350 MW机组MEH系统进汽调阀指令摆动及切换异常事故分析与优化

某350 MW超临界机组运行中,给水泵汽轮机进汽调阀指令突然出现摆动,为防止给水流量摆动引起水煤比失调,紧急将MEH切为阀控,但进汽调阀突然关闭并进一步引起了锅炉受热面断水。结合本次事故处理过程和MEH进汽调阀控制回路分析,明确了辅汽联箱压力摆动是引起MEH调阀摆动的主要原因,而MEH阀控指令快关则是由于阀控跟踪回路时序异常引起。在对MEH阀控跟踪回路优化后,分别进行阀控、转速控制、遥控三种模式的无扰切换试验,有效解决时序异常引起阀位指令不跟踪的重要隐患问题。