1、近年來，火電站的局限性凸顯及我國擁有豐富的水資源優(yōu)勢，政府對水電建設(shè)投入巨大，使得水電站建設(shè)得到飛躍性的發(fā)展。然而隨著國民經(jīng)濟(jì)的騰飛，用電需求增大，發(fā)電過程中電網(wǎng)的負(fù)荷隨時在不停改變，使水電機組轉(zhuǎn)速不易保持穩(wěn)定，同樣機組輸出頻率出現(xiàn)波動較大，無法滿足各部門用電需求。為了滿足水電機組并網(wǎng)輸電頻率指標(biāo)要求，就必須實時調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機組的水能輸入，以達(dá)到調(diào)節(jié)機組的轉(zhuǎn)速。因此，水電機組調(diào)速系統(tǒng)作為水電機組控制系統(tǒng)的重要組成部分，其優(yōu)劣的動態(tài)調(diào)節(jié)性

2、能直接關(guān)系到社會生產(chǎn)效益及人身安全。
　　水電機組調(diào)速器作為水電機組并網(wǎng)電力生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個至關(guān)重要控制部分，它通過執(zhí)行機構(gòu)實時調(diào)整水輪機導(dǎo)葉開度，實時調(diào)節(jié)水流能量輸入大小，從而使水電機組的轉(zhuǎn)速保持在一定的范圍內(nèi)，最終保持機組輸出頻率的穩(wěn)定。因此，水輪機導(dǎo)葉開度控制對改善電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、改善動態(tài)品質(zhì)有著極其重要的作用。
　　本文對水電機組調(diào)速系統(tǒng)的協(xié)同控制規(guī)律進(jìn)行了研究，并根據(jù)協(xié)同控制理論設(shè)計出調(diào)速協(xié)同控制器。首先，根據(jù)

3、水輪機調(diào)速系統(tǒng)的工作機理，采用模塊化建模設(shè)計方法，把水輪機調(diào)速系統(tǒng)劃分成幾個功能模塊，并依據(jù)模塊間信號鏈接關(guān)系，建立水電機組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并給出了一階發(fā)電機及負(fù)荷模型。其次，論述了協(xié)同控制理論的來源及基本原理，并闡述了協(xié)同控制器的設(shè)計方法和步驟，同時為研究設(shè)計參數(shù)對控制器效用的影響，對協(xié)同控制器設(shè)計參數(shù)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析。再次，由于水電站一般都遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，這里以單機-無窮大系統(tǒng)為研究對象。依據(jù)協(xié)同控制理論，選取轉(zhuǎn)速偏差和轉(zhuǎn)速加速度兩

4、者的線性組合組成的宏變量，定義了系統(tǒng)流形，以獲得良好的發(fā)電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)性能，抑制轉(zhuǎn)速的振蕩，推導(dǎo)出調(diào)速協(xié)同控制器的控制規(guī)律。在MATLAB/Simulink仿真的基礎(chǔ)上論述了調(diào)速協(xié)同控制器具有很強的魯棒性。最后，為研究協(xié)同控制對于常規(guī)PID控制的優(yōu)勢，引入粒子群（PSO）算法對控制器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，通過MATLAB仿真分析表明了協(xié)同控制器具有減小穩(wěn)態(tài)誤差，更快的響應(yīng)速度和更好的動態(tài)調(diào)節(jié)性能。
　　綜上所述，應(yīng)用協(xié)同控制方法設(shè)計的調(diào)速