CN1049396A - 可变速控制的泵系统 - Google Patents

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Abstract

一种可变速泵系统包含：具有液流调节装置的液 压机；使液压机旋转的旋转机；驱动旋转机的频率变 换器；和按照外部指令信号控制旋转机变速工作的控 制系统。该系统还包含各种控制系统。其中电力控 制系统的时间常数与其中的转速控制系统的时间常 数相比小到可忽略。其中液流调节控制系统和/或 转速控制系统具有设定传输功能的装置，使液压机转 速增加或下降时，其机械负载不下降或不增加。

Description

本发明一般涉及一种泵系统，该系统包含由频率变换器和电动旋转机构组成的（可）变速（度）驱动单元和一通过该（可）变速（度）驱动单元可进行变速运行（变速操作）并至少具有一泵功能的液压机（泵、水泵-水轮机等），本发明尤其涉及一种能迅速响应外部指令、通过（可）变速（度）控制可以适用于改进电力系统的电力的供需平衡的泵系统。
在传统的抽水蓄能（水力）发电厂中，通常是用旋转速度为定值的水泵-水轮机进行发电或抽吸操作的，而在抽吸操作期间，则按照预定的落差函数来对水泵-水轮机的导流叶片的开口量（开度）进行线性调节。
然而，从电力系统的观点看，上述传统发电厂在泵送操作期间仅能提供没有自由度（不可调节）的负载操作，以致不能通过调节来改进电力系统的电力供需平衡。
为此目的，新近提出了（可）变速（度）泵系统，在这系统中，水泵-水轮机的旋转速度是可变的，以便与泵送运转期间的电力系统相对应。
例如，日本专利公开刊物1984年No.203883揭示了一种运行方法，在这方法中，如果当泵运转时从系统发出了一个减少系统泵输入的请求时，则仅在泵输入减少期间，在感应发电机-电动机的速度控制单元的速度控制之前，通过控制导流叶片的开口量（开度）使泵旋转速度下降且不产生振动或噪声。
此外，在日本已公开专利1985年No.128886中揭示了另一种运转方法，在该方法中，当泵运转时，如果从系统发出一个增加泵输入的请求时，仅在增加泵输入期间，在控制导流叶片打开的速度变化以调节水流量之前，通过控制感应发电机-电动机的速度变化使泵旋转速度增加且不会产生振动或噪声。
然而，这两种已有的运转方法的主要目的在于泵的稳定运转并在泵可稳定运转的范围内改变泵的旋转速度来满足电力系统的请求。因为这样做不必要地延长了系统的总响应时间，所以不可能快速响应电力系统的快速波动变化。
为了解决这一问题，日本专利1988年No.212774提出了一种解决方案，揭示了一种控制变速泵送发电机以快速响应电力系统的波动的技术概念。
上述日本专利No.212774中提到的这种变速泵系统显示在附图17中，它包含：由频率变换器3和电动机2组成的变速驱动单元;由该变速驱动单元操作的变速泵4;和控制上述可变速度驱动单元和泵4的控制系统。
这种已有技术的泵系统的控制系统设有旋转速度控制电路、电力控制电路和导流叶片控制电路。
旋转速度控制电路包括：最佳旋转速度函数发生器12，它接收来自外部的电力指令信号Po和那时的静态落差HST（仅表示泵的上下蓄水池的水位差），然后根据这些输入计算出那时的最佳旋转速度NOPT;一个加法器，它用来把函数发生器12的输出信号NOPT与实际旋转速度N进行比较并构成一个负反馈电路;和电力控制校正信号发生器16，它至少具有一个积分元件以消除输出信号NOPT和实际旋转速度N之间的差值。因此该旋转速度控制电路输出校正信号ε。
电力控制电路包括：加法器19，用于将电力指令信号Po和它的校正信号ε相加以获得复合信号Po+ε;加法器20，它用于将该复合信号与实际输出PM作比较并构成一负反馈电路;和电力控制器7，它至少设有一个积分元件以消除复合信号和实际输入PM之间的差。因此，电动机2的输入PM受频率变换器3的控制，该频率变换器3受到复合信号Po+ε的作用以用于交流激励。
导流叶片控制电路包括：最佳导流叶片开口量信号发生器13，它接收来自外部的负载指令信号Po和静态差HST，然后计算出那时的导流叶片开口量的最佳值YOPT;加法电路21，它将信号发生器13的输出信号YOPT与导流叶片实际开口量Y相比较并构成一负反馈电路;和导流叶片控制器9，它通过设在控制器9中的积分元件来消除输出信号YOPT和导流叶片实际开口量之间的差值。
对于这种已有技术控制系统，通过旋转速度控制电路可得到平衡状态下的N＝NOPT，通过电力控制电路可得到PM＝Po+ε，通过导流叶片控制电路可得到Y＝YOPT。因为由泵所需的输入Pp和实际到电动机的输入PM之间的差通过转动惯量GD2的积分作用被吸收到零，这种转动惯量通常被看作一种积分元件，且电动机2和泵4都有这种元件，因此PM＝Pp。而且，如果忽略函数发生器12、13的误差，则基本上YOPT＝与Po相对应的Y和NOPT＝与Po相对应的N。因此建立了关系式PO＝Pp＝PM＝PO+ε，以致电力控制的校正信号ε为零。因此，按照这种已有技术，根据外部的电力指令信号PO来控制实际的输入PM是有可能的。这种已有技术适用于这样一种类型的变速泵，在这种泵中，电动机的输入响应电力系统的波动较慢，旋转速度和导流叶片的开口量都能跟得上。然而，这种已有技术不能适用于这样一种变速泵，在这种泵中，电动机的输入被控制得能迅速响应电力系统的电力波动，特别是不适用于与转动惯量控制的旋转系统的时间常数相比时间常数小到可以忽略的快速响应。这是因为在快速变化的电动机输入和泵的旋转速度及导流叶片的开口量变化速度（这两种速度跟随输入速度）之间的差值变得太大，以致在电动机的输入、泵的旋转速度、和导流叶片的开口量之间失去了关连性。
如果为了避免失去关连性，假设增加泵的旋转速度和导流叶片开口量的响应速度，那末，这将会失去泵的旋转速度和导流叶片的开口量之间的平衡，以至泵可能落入部分逆流特性范围内（驼峰特性（hump  characteristic））。
即，在已有技术中没有揭示过这样一种系统的基本原理，在这种系统中，电机以与旋转系统的时常数相比可以忽略的极小的时间常数受到控制，上述无关连性减至最小以避免泵的任何部分逆流特性。换句话说，已有技术没有揭示过避免逆流特性和把电动机输入的控制时常数减至最小的基本原理。
因此，本发明的目的在于提供一种变速泵系统，这种系统能迅速响应电力系统的增加/减少电力的要求并能减少以上所述无关连性（现象）以防止泵的运转落入具有部分逆流区的驼峰特性，从而保证了系统稳定的运转。
按照本发明的第一个方面，本发明提供了一种变速（度）泵系统，它包含：具有液流调节装置并至少包含一个泵功能的液压机（hydraulic  machine）;连接到液压机并至少包含一个使液压机旋转的电动机功能的旋转机;驱动旋转机的频率变换器;和按照外部指令信号控制旋转机的变速运转的控制系统，该控制系统包含1）与指令信号和校正信号相对应控制旋转机输出的电力控制系统，2）把校正信号输送给电力控制系统的旋转速度控制系统，使液压机以与指令信号相对应的正确旋转速度旋转，和3）使液流调节装置的开口量与指令信号相对应的、控制液压机的液流调节装置的液流调节控制系统;具有与旋转速度控制系统的时间常数相比小到可以忽略的小时间常数的电力控制系统;具有设定一传输功能的装置的液流调节控制系统和/或旋转速度控制系统，以使当液压机旋转速度增加时，液压机的机械负载不会减少，且当旋转速度下降时，机械负载也不会增加。
按照本发明的第二个方面，本发明所提供的变速泵系统包含：具有液流调节装置且至少包含一个泵功能的液压机;连接到液压机进行操作且至少包含一个用于旋转液压机的电动机功能的旋转机;一用于驱动旋转机的频率变换器;和按照外部指令信号或与该指令信号相对应的信号控制旋转机的变速运转的控制系统，该控制系统包含1）与指令信号和校正信号相对应控制旋转机的输出的电力控制系统，2）将校正信号输送给电力控制系统的旋转速度控制系统，使得液压机旋转相应于指令信号以正确的旋转速度旋转，3）控制液压机的液流调节装置的液流调节控制系统，该系统的控制使得液流调节装置的开口量与指令信号相对应;所述电力控制系统具有与所述旋转速度控制系统的时间常数相比小得可以忽略的小时间常数;液流调节控制系统的响应（ y/
Figure 901069582_IMG19
t）和旋转速度控制系统的响应（ y/
Figure 901069582_IMG21
t）设置得使下面的不等式至少有一个能成立：
这里，Y是液流调节装置开口量的无量纲的开口量，n是液压机的无量纲的旋转速度，Pp是液压机的无量纲的输入，h为无量纲的总的动态落差。
按照本发明的第三个方面，本发明所提供的变速泵系统，其中，液流调节控制系统的响应（ y/ t）和旋转速度控制系统的响应（
Figure 901069582_IMG25
n/ t）设置得使下列不等式能成立：
对应于一外部指令信号或一与该指令信号相应的信号，旋转速度控制系统设置一正确旋转速度指令信号，然后得到正确旋转速度指令信号和实际旋转速度之间的差值，且输出一校正信号使这种差值变零。
为了达到这一目的，控制速度的控制系统最好可包含一函数发生单元，它用于按照电力指令信号和静态落差输出一最佳旋转速度的目标值，并且还包含一延迟元件，它用于以一与运转状态相对应的时间常数对目标值进行延迟且输出这一延迟了的目标值作为旋转速度指令信号。
该延迟元件可以有一个转换元件，以便当旋转速度要增加时给出一个大的响应速度，当旋转速度要下降时给出一个小的响应速度。
用于校正旋转速度的校正信号可以根据延迟元件输出的指令的旋转速度和一实际旋转速度之间的差而发送。
液流调节装置可以是导流叶片。
液流调节控制装置最好包含：函数发生单元，它输出最佳的导流叶片开口量的指令信号的目标值作为外部指令信号，一电力指令信号和一静态落差和一延迟元件，用于把目标值延迟一个与操作状态相一致的时间常数，且输出该已延迟的目标值作为导流叶片开口量的指令信号。
该延迟元件可有一个转换元件，以便当导流叶片开口量要增加时它给出一个小的响应速度，而当导流叶片开口量指令信号指令下降时，它给出一个大的响应速度。
液压机可以是一个泵、水泵-水轮机等。而旋转机可以是一个电动机、发电机-电动机等。
在本发明中，导流叶片开口量根据指令的导流叶片开口量和导流叶片的实际开口量之间的差进行控制。
按照本发明的电力控制系统，电动机的输出能迅速跟随电力系统的需求而变化。同时，通过按照上面所述条件设置旋转速度控制系统和液流调节控制系统的响应，所以电动机的输入能迅速响应。
换言之，在电动机的输入、泵的转速和导流叶片的开口量之间暂时出现的无关联现象可以减至最小以避免泵的局部逆流特性。
上述和其它优点、特征和本发明的其他的目的，本技术领域中的熟练人员在参阅以下的详细说明和附图之后是很显而易见的，其中一些体现本发明原理的较佳实施例是作为说明用的例子而在这里举出的。
图1是本发明一实施例的（可）变速（度）泵系统方框图;
图2是表示图1实施例中各种信号响应的波形图;
图3是（可）变速（度）泵系统的运转分析方框图;
图4表示泵的总动态落差和泵的液流量之间的关系特性曲线图;
图5表示当转速不变时、导流叶片的控制和校正的特性曲线图;
图6和7表示当泵输入增加和减少时，各个操作点的运动特性曲线图;
图8表示总动态落差和泵的液流量之间关系的另一特性曲线图;
图9、10和11分别表示举例说明的转速函数发生器的方框图;
图12、13和14分别表示举例说明的导流叶片开口量的函数发生器的方框图;
图15表示本发明的（可）变速（度）泵系统应用于抽水蓄能发电厂的另一实施例方框图;
图16是表示与图15相类似的另一实施例的方框图;
图17是表示已有技术的（可）变速（度）泵系统的方框图;和
图18是适用于本发明可变速度泵系统的控制系统的计算机硬件举例的方框图;
上述各图中凡是类同的部分或元件均用相同的参考号（编号），且为了简明扼要起见，基本上对于重复的描述一概予以省略。
本发明的原理，当用于具有图1所示的功能的变速泵系统时，特别有用。
图1的变速泵系统包含：一包含发电机-电动机2和频率变换器3的变速驱动单元30;-水泵-水轮机4;和它们的控制系统。该水泵-水轮机4例如可以是一种轴向辐流型的泵。
频率变换器3包含：例如一种循环变换器，该变换器连接在电力系统（图1中未画出）和发电机-电动机2之间，并在其间进行电力的频率变换。
电力控制的交流激励器电路，它与本实施例无直接联系，因此这儿省略了有关它的详细描述。
变速泵系统的控制系统包含：电力控制系统32，它用于控制发电机-电动机2的驱动;转速控制系统31，它用于控制水泵-水轮机的转速，并且作为控制系统以控制对水泵-水轮机进行液流调节的液流调节装置;导流叶片控制系统33，它用于控制导流叶片9a的开口量。
转速控制系统31包含：转速函数发生器50，它用于根据外部的电力指令信号Po的函数和水泵-水轮机的高低蓄水池之间那时的落差、即静态落差HG来计算出最佳转速度Na;加法器18，它用于把函数发生器50输出的最佳旋转速度Na与实际转速N进行比较以获得其间的一个差值;和一电力控制校正信号发生器16，它用于根据加法器18的相加结果以产生校正信号ε。
该电力控制校正信号发生器16包含一积分元件，该元件用来使最佳转速Na和实际转速N之间的变化为零。
一转速N的信号，从具有转动惯量GD2的旋转系统输出，反馈到转速控制系统，以构成一个负反馈控制回路。当该旋转系统的实际转速，即发电机-电动机2和水泵-水轮机4的实际旋转速度由一个未画出的旋转速度传感器检测得时，就可以获得旋转速度N。
转动惯量GD2代表由旋转系统、即发电机-电动机2和水泵-水轮机4所具有的转动惯量作用，它并不是一个实际的装置，用于把发电机-电动机2的输出PM与水泵-水轮机4的机械输入Pp相加的加法器Ad。加法器AD代表其间的差值，作为能量的变化由转动惯量GD2吸收，它也不是一个实际的加法器。
电力控制系统32包含：加法器19，它用于将外部电力指令信号Po与校正信号ε相加;加法器20，它用于把由未画出的传感器所检测到的发电机-电动机2的实际输出PM加到加法器19的输出上;和电力控制器7。它把电力控制信号加给频率变换器3。该电力控制系统32把发电机-电动机的输出PM的检测信号作为负信号加到加法器20上，于是构成一个负反馈回路。
电力控制7包含一个积分元件，它用于把加法器19的相加（P+ε）结果和实际发电机-电动机输出PM之间的差化为零。
导流叶片控制系统33包含：导流叶片开口量函数发生器60，它根据输入的电力指令信号Po和静态落差HG计算出一个最佳的导流叶片9a开口量;加法器21，它用于将函数发生器60的输出信号Ya与由一未画出的传感器所检测的导流叶片9a的实际开口量Y相比较，以计算出其间的差值;和导流叶片控制器9，用于控制水泵-水轮机4的导流叶片9a。该导流叶片控制系统33把导流叶片9a的实际开口量Y、作为负信号加到加法器21上，以构成一个负反馈回路。
导流叶片9a由图中未画出的一伺服电动机打开和关闭，并按照指令信号采取一合适的开启姿态。该导流叶片控制系统33还有一未画出的传感器以检测导流叶片9a的上述开口量。
导流叶片控制器9包含一积分元件，它用来将函数发生器60的输出信号Ya和导流叶片9a的实际开口量Y之间的差化为零。该导流叶片控制器还包含输出控制信号部分，一导流叶片伺服电动机用于根据接收到该控制信号对导流叶片9a进行打开或关闭，另外控制器9还可包含一个检测导流叶片9a的开口量的传感器。
在本实施例的可变速泵系统中，在通常情况下，或在平衡状态中，由转速控制系统31、电力控制系统32和导流叶片控制系统33各自确定：N＝Na、PM＝（Po+ε）和Y＝Ya。
水泵-水轮机4的机械输入Pp和发电机-电动机2的实际电动机的输出PM之间的差，输入到发电机-电动机2和水泵-水轮机4的两者的转动惯量（GD2）上。这种转动惯量可以看作一种积分元件。
如上所述，因为转速控制系统31构成一个负反馈电路，所以控制系统31的控制使得PM和Pp之间的差为零。换言之，在一般情况下，如果PM＝Pp，或者如果函数发生器60的误差能减至极小值，则基本上Ya＝与Po相对应的Y，且Pp被控制到初始的Po，即Pp＝PO，因此，
Po＝Pp＝PM＝Po+ε
且电力校正信号ε将最终为零。
根据本实施例的上述结构，按照外部电力指令来控制实际的输入PM是可能的。
图1中的转速函数发生器50，如图9、10和11中所示，可设有一种延迟元件。
图9的结构包含：函数发生器51，它用于根据电力指令信号Po和静态落差HG产生并输出最佳转速指令信号的目标值Na′;和一延迟元件电路。
一一级延迟元件电路可用作延迟元件电路。该延迟元件电路不意味着限于一级延迟元件电路，其他的延迟电路，如二级延迟元件电路也可用作延迟元件电路。
该延迟元件电路包含：比较部分52，它用于将转速指令信号的目标值Na′和最终输出的转速指令信号Na进行比较并检测其间的差值;一饱和元件部分56，它用于把饱和特性加于比较部分的输出信号;和积分元件部分58，用于对饱和元件部分56的输出信号进行积分。
在转速函数发生器50中，饱和元件部分56有这样一种饱和特性：最佳转速指令信号Na的速度的增加受到饱和值β11的限定，而速度的降低由一很小的饱和值β12限定。因此转速指令信号Na可增加增加速度到绝对值｜β11·KN｜，但只能增加降低速度到绝对值｜β12·KN｜，所以速度变化控制是不对称的。
为了避免上述的无关联现象，最好是β11和β12有它们的尽可能大的绝对值，而且它们彼此不要差得太远。
函数发生器60输出的最佳转速指令信号Na的变化速度和最佳导流叶片开口量指令信号Ya的变化速度之间，有如下关系：
当电力指令信号Po增加时，Na的增加的速度MAX大于Ya的增加速度MAX。
当电力指令信号Po下降时，Na的下降速度MAX小于Ya的下降速度MAX。
在当Po增加或下降的过渡期间，因为转速指令信号Na从高值侧趋近于Na′（通常情况下的目标值），所以能防止泵落入具有部分逆流的驼峰特性。
转速指令信号的目标值Na′的暂态值设置得等于或大于与时刻变化的导流叶片开口量指令信号Ya相对应的那个值（on-cam）。
现在来描述图10的转速函数发生器50。该函数发生器50包含：函数发生部分51;电力指令信号判别部分59，它用于判别电力指令信号Po是增加还是下降以控制下面要描述的开关部分55的开关动作;和延迟元件电路。
延迟元件电路包含：比较部分52;增益元件部分53、54，用以调节输入信号的增益使之达到预定值;开关部分55，用于选择增益元件部分53、54的输出之一;和积分元件部分57。
增益元件部分53、54相互并联连接，前者的增益KN1大于后者增益KN2。因此根据电力指令信号判别部分59，当增加电力指令信号Po时，则由开关部分55选通增益元件部分53，且使用增益KN1。另一方面，当减低功率指令信号Po时，则开关部分55选择增益元件部分54，且使用增益KN2。
为了避免上述无关联现象，应该使KN1和KN2的绝对值尽可能大，而且彼此相差不太远。
用这样的结构，延迟元件电路的时间常数（延迟元件电路包括比较部分52，增益元件部分53、54、开关部分55、积分元件部分57和转速指令信号Na的负反馈通道），当增加电力指令信号Po时为1/kN1，当降低电力指令信号Po时为1/kN2。即前者小而后者大。
在图10的转速函数发生器50中，通过接通（转换）配置在函数发生器51后面以产生转速指令信号的目标值Na′的某种主要延迟元件的时间常数，暂态最佳转速指令信号Na能从高值侧接近目标值Na′。时常数可以转换的本实施例与图9的例子不同，在那里，转速指令信号Na的变化速度受到限制。
图11中的例子是图9和图10例子的结合;在用于产生转速指令信号的目标值Na′的函数发生器51之后，设置了起某种延迟电路作用的电路以同时限制速度的变化速率和转换的时间常数。
这种转速函数发生器50包含：函数发生器51;电力指令信号判别部分59;和延迟元件电路。
延迟元件电路包含：比较部分52;增益元件部分53、54，相互并行连接;开关部分55;饱和元件部分56;积分元件部分57;和转速指令信号Na的负反馈通道。
本例的作用由图9和图10的延迟元件电路共同进行工作。
在图9、10和11的例子中，某种能自动转换响应速度的延迟元件被加到转速函数发生器50，同样地某种能自动转换响应速度的延迟元件被加到导流叶片开口量函数发生器60。转速函数发生器50可以有一个没有开关功能的独特的延迟元件。当然，能自动转换响应速度的延迟电路可以加到每个转速函数发生器50和导流叶片开口量函数发生器60上。
现在我们将参照图12、13和14来描述导流叶片开口量函数发生器60的各种例子。
图12的导流叶片开口量函数发生器60包含：一函数发生器61;和一主延迟电路。该主延迟电路包含：比较部分62;饱和元件部分66;积分元件68;和导流叶片开口量指令信号Ya的负反馈通道。主延迟电路连接在函数发生器部分61的后面。
在本例中，导流叶片开口的最佳指令信号的目标值Ya′是根据电力指令信号Po和静态落差HG从函数发生器61输出，并且输入到上面所述延迟元件电路。饱和元件部分66设计得可以把导流叶片开口量指令信号Ya的增加的速度MAX和下降的速度MAX分别调节到｜β21·KY｜和｜β22·KY｜。饱和值β22设置得其绝对值大于饱和值β21。
为了避免上述无关联现象，最好是使β21和β22的绝对值尽可能地大，且彼此相差不太大。于是仍有如下关系：
当增加电力指令信号Po时，则Ya的增加速度MAX小于Na的增加速度MAX。
当降低电力指令信号Po时，则Ya的减少（降低）速度MAX大于Na的减少（降低）速度MAX。
当Po增加或下降的暂态期间，因为导流叶片开口量指令信号Ya（通常情况下的目标）从目标值Ya′的低值侧接近目标值Ya′，所以可防止泵落入具有部分逆流的驼峰特性。
与图12的例子不一样，在图12中Ya通过限制变化速度从Ya′的低值侧趋近Ya′，而图13的导流叶片开口量的函数发生器60通过转换Ya′后面的延迟元件电路的时间常数来执行相同的结果。
函数发生器60包含：函数发生部分61;电力指令判别部分69，它判别电力指令信号Po的增加和减少以控制开关部分65的转换功能;和一主延迟电路。
延迟元件电路包含：比较部分62;增益元件部分63、64;开关部分65;积分元件部分67;和导流叶片开口量指令信号Ya的负反馈通道。
函数发生器60的各个部分的作用基本上与图10中那些相同。增益KY2设置得大于KY1。为了避免上述无关联现象，最好是使KY1和KY2的绝对值尽可能地大，且彼此不相差太大。
图14的例子是图12和13例子的结合;在产生导流叶片开口量指令信号的目标值Ya′的函数发生器61后面设置了一种延迟电路以同时限制速度的变化率和转换时间常数。
这种导流叶片开口量函数发生器60包含：函数发生器61;电力指令信号判别部分69;和延迟元件电路。
延迟元件电路包含：比较部分62;相互间并行连接的增益元件部分63、64;开关部分65;饱和元件部分66;积分元件部分67;和导流叶片开口量指令信号Ya的负反馈通道。
本例是通过图12和13的延迟电路的结合而进行工作的。
在图10、11、13和14中的每个例子中，增益元件部分的转换是在积分元件之前进行的。这是因为通过增益的切换（转换），防止了最后输出的转速指令信号Na和导流叶片开口量指令信号Ya的突然的跳变。
在图9至图14中的函数发生器50、60中，时间常数设置得使转速N随时间的变化和导流叶片开口量随时间的变化能满足下述的不等式（1）和（2）。
函数发生器50、60可通过计算机构成，至少包括其它的加法器18、19、20、21和电力控制校正信号发生器16。当然这些元件或电路中只有一部分可以电脑化。
具体地说，如图18所示，控制可变速泵系统的计算机系统的硬件包含：输入接口101，用于从外部输入信号;输出接口106，用于将信号输出到外部;CPU（中央处理单元）102，用于执行数据操作;存储器103，用于储存程序和数据，包括操作算法，以实现CPU102的各部分的功能;显示数据的显示器104;打印机105等。
在函数发生器50、60的每一个中，延迟元件电路用作为设定时间常数的装置。当然本发明并不限于这一具体的例子。
在前面的实施例中，函数发生部分和时间常数设定部分在功能上是分开的，但是这两个部分可作为单一功能操作。
上述计算机化的结构可适用于其它控制系统如导流叶片控制系统，转速控制系统等。在这种情况下，硬件系统能共用。
导流叶片开口量函数发生器60和函数发生部分61的操作，现在参照图4和5具体进行描述。
图4的垂直座标表示总的动态落差（静态落差HG和管道损失的水落差之和），而水平座标表示水流量Q。
导流叶片的开口量Y0＜Y2＜Y1，而泵的输入PP2＜PP1＜P3。
假设H从H1增加到H0而转速N不变，函数发生部分61输出导流叶片开口量指令信号的目标值，使泵效率η在那时的H上为最高（或合适的），并且导流叶片的开口量Y从Y1减到Y0。系统的响应是，泵输入会从PP1降到PP0;当H在一个较宽范围内变化时，泵输入将沿着图5的点划线包络线受控。
上面描述中，假定了转速N不变，实际上，如图1所示，在可变速泵系统中，转速根据静态落差HO通常将被自动设定到一个适合的转速上。
现在描述本实施例的操作。
首先，本实施例中各个元件或部分对输入的响应方式将联系图2进行讨论。
如图2的（a）所示，当外部的电力指令信号Po在时间t0阶跃增加时，各部分的响应如曲线图b）、c）、d）、e）、f）、g）所示。
电动机的输出PM以小的延迟首先上升，如曲线g）所示。
导流叶片开口量函数发生器60的输出Ya和转速函数发生器50的输出Na，通过各个函数发生器所特有的时间常数和/或专门给定的附加时间常数进行响应，如曲线b）和c）所示。
相对于曲线b）和Ya的导流叶片的实际开口量Y的响应如曲线d）所示。这响应的直线部分表明：导流叶片受导流叶片伺服电动机的开口速度限制的限制（如，这种限制由导流叶片的伺服电机的配置阀的行程限制给出）。
水泵-水轮机4的转速N，被曲线g）的电动机输出PM和曲线e）的泵输入（或机械负载）Pp之间的差值所加速，按照曲线f）增加，最后当N达到Na时则停止增加。
泵输入Pp随导流叶片开口量Y的增加和转速N的增加而增加，如曲线e）所示。
在曲线f）中，转速N的运动因受到电力校正信号发生器16的充分的转移作用而得以稳定。这种作用通过如用比例元件和积分元件的并联电路来构成电力校正信号发生器16和选择这些元件适当的增益来实现。
下面结合对应用这种系统的发电厂的抽吸状态操作的分析，来详细描述本发明可变速泵系统的操作运行。在下面的描述中，每个变量都是无量纲的值，用小写字母表示，以便与大写字母表示的有单位的变量区别开来。
图3是表示图1系统的抽吸状态操作分析的方框图。图3仅就相对于转速n的信号流简略图示了系统响应，以分析该实施例的操作，并且可能存在某些与系统中的实际信号流不相一致之处。在图3中，在每个方框A301、A304、A303、A307、A306、A310、A311、A312中的偏微分仅表示增益，而不是每个方框的整个传输功能。
在图3中，方框A301和A302，和一组方框A304-A314分别代表图1的水泵-水轮机4和泵输入PP，和由转动惯量GD2的回路构成的信号传输元件、转速N、并专用于水泵-水轮机4。
方框A303和A315代表其它控制系统，即电力控制系统、转速控制系统和导流叶片控制系统。
方框301代表泵的专用特性，即泵输入Pp的改变正比于转速n的改变，其增益是（ Pp/
Figure 901069582_IMG29
n）。
方框A303表示导流叶片的开口量Y随n的变化而变化;这就是说，方框A303意味着（
Figure 901069582_IMG30
y/ n）。这等于（
Figure 901069582_IMG32
y/ t）（
Figure 901069582_IMG34
t/ n），因而也等于导流叶片开口量的响应（ y/
Figure 901069582_IMG37
t）和转速控制系统的响应（
Figure 901069582_IMG38
n/ t）的倒数的乘积，导流叶片开口量的控制系统是一种液流调节装置。因此它将是（ y/
Figure 901069582_IMG41
t）和（ n/
Figure 901069582_IMG43
t）的组合功能的响应，而与两个控制系统的构成无关。
方框A304表示Pp相对于Y的变化而变化，它是水泵-水轮机4的专有特性，它的增益是（ Pp/ y）。
方框307表示总动态落差h相对于Y的变化而变化，它是泵的专有特性。而且在这种情况下，考虑了水对水管通道的撞击造成的影响。它的增益是（
Figure 901069582_IMG46
q/
Figure 901069582_IMG47
y）（ q/
Figure 901069582_IMG49
h）或是（ h/
Figure 901069582_IMG51
y）。方框A306表示h相对于n的变化而变化，在这种情况下，泵的专有特性和水的撞击影响都已考虑进去。
方框310是按照刚柱理论（the rigid column theory）在总动态落差h变换成流量q部分的模拟，它的增益是（ q/ h）。
方框A312是由于总动态落差h的上升（下降）而使泵输入Pp减少（增加）的部分的模拟。它的增益是（
Figure 901069582_IMG54
Pp/
Figure 901069582_IMG55
h）。
方框A302将方框A301的输出和方框A304的输出相加;相对于n的变化而直接变化的Pp与由于Y变化而变化的Pp相加。
方框A305将方框A302和数与方框A312的输出相加。即Pp随n的直接变化、Pp随Y的变化和Pp随总动态落差的变化所引起的变化三者相加以便获得水泵-水轮机4的泵输入。
泵输入Pp与发电机-电动机2的驱动输出PM由相加部分A313进行比较，其差值将通过方框A314依次变为转速n，该方框A314表示由于惯性效应（GD2）引起的积分操作。
方框A302、A305、A308和A309表示各相加部分。
在图3中，即使包含在方框A315中的控制系统是正确的，但当受控的泵由于接收到部分逆流特性的影响而出现暂时不需要的特性时，整个控制系统的稳定性仍将受到削弱。
如果泵的实际输入响应时间常数与相对于输出调节指令信号的驱动输出的响应时间常数相比很大的话，此时间常数是本发明针对的对象，这就意味着在指令信号后转速n立即迅速变化。在这种情况下，因为总动态落差h瞬变也很尖锐，泵有落入部分逆流特性的趋势，下面将解释它的原因。
当泵落入部分逆流特性时，则某些泵的专有特性在图3的方框中会反过来，以致不再能得到稳定的控制。这会引起大的振动，甚至影响到系统的安全。
在本发明中，泵控制不会产生任何不希望的影响，尤其是导流叶片Y的控制是结合Pp和n一起给出的。这种规律不仅适用Y也适用n。
与Pp和n相关联时，当n增加（下降）时，Y设置得满足下面的判别式（1）以均匀增加（减少）泵输入Pp。
为这一目的，为了通过增加（下降）n而至少保持加法部分A302上的Pp的增加（下降），Y设置得满足下面的判别式（3）。
除此之外，在加法部分A308中，Y也设置得满足下面的判别式（3）。
虽然判别式（1）、（2）、和（3）最终应满足判别式（1），但它们的前提是应满足判别式（2）和（3）。另外，本发明的目的只要通过设置Y使至少判别式（2）和（3）之一得到满足就能够实现。
其原因是判别式（2）和（3）包括公共因子（
Figure 901069582_IMG56
y/
Figure 901069582_IMG57
n），并且在系统操作中相互有紧密联系。利用实际的抽水蓄能发电厂的位置条件，本发明者在本实施例适应于这些条件的假设下进行了试验并发现当判别式（2）和（3）之一得到满足、则判别式（1）也会满足。因此，y和/或n控制得使至少满足判别式（2）和（3）之一。
根据图3的分析，从那些能使系统稳定操作的条件可得到这些判别式。
Figure 901069582_IMG58
如果y和/或n受控以使判别式（2）和（3）中的至少一个，最好是判别式（1），得到满足，则系统就能稳定操作，而不用考虑是否存在泵专有的部分逆流特性。
通过设置导流叶片开口量控制系统的响应（
Figure 901069582_IMG59
y/ t）和转速控制系统的响应（ n/ t）以满足上述判别式从而完成稳定的操作。
在图6中，根据总动态落差HO（为清晰起见忽略水管损耗）电动机的驱动输出从PpO增加到Pp3。
工作点从Ao运动到A3。此时，如果它是沿通道RB运动的，则泵输入暂时降低到Ppo以下，这会使判别式（1）得不到满足，因此泵的逆流特性很可能会降低系统的稳定性。
相反，如果工作点沿路径RA移动，就能获得稳定性。
电动机的驱动输出随n的增加从Ppo增加到Pp3;然后导流叶片开口量Y从YO增加到Y3、以实现正确的控制。
下面结合图8继续对前面的工作进行描述。
曲线G80是表示在转速为NO和导流叶片开口量为YO条件下H和Q的关系的曲线，它对应于泵输入PpO。曲线81是表示在转速为NO和导流叶片开口量为Y3（比转速为NO时的最佳开口量YO大得多）条件下H和Q的关系的曲线。在曲线81中，当总的动态落差H＝HO时，Y超过开口量，以致泵落入逆流特性（在峰值附近），液流量迅速从QO降到QO′。
回到图6，在移动路径为RB的情形下，导流叶片在开口期间开口量超过很多，以致泵倾向于落入逆流特性中。在路径RA或路径RB中，在移动期间，H＞HO。这表明由于在水管中水的撞击引起H短暂的上升。
图7表示工作点从A3到A0的逆运动。在路径RC的情形中，没有过调节现象。在路径RD的情形中，与转速下降相比导流叶片开口量被延迟，以致在路径中存在过调节现象。在这种情况下，工作点很有可能接近（或落入）不需要的逆流特性。
当泵输入下降时，液流量下降，以致水的撞击使H下降，即当工作点运动时H＜HO。
在本实施例中，目的是要实现一种变速泵，在这样的泵中，电动机的输出的控制可以高速响应电力系统的指令。在这种情况下，电动机的输出控制必须以高速进行，而不管泵的实际工作状态如何（N或Y）。因此如图1所示，实际电机输出PM被检测并且必须直接跟随电机输出指令信号（PO+ε）（这里ε变化较慢。是由于在转速函数发生器50中是一个比较长的时间常数，并且在变化开始时立即近似于零。）而且，与其它的N或Y控制系统的响应时间常数相比，电动机控制系统32的响应时间常数必须显著地更小。
在这种类型的泵系统中，在任何其它控制之前首先控制PM，旋转速度指令信号Na或导流叶片开口量指令信号Ya将由函数发生器计算出，在此函数发生器上加有输出指令信号PO、实际输出PM或他们的等效输入信号。
如上所述，当PM增加时，必须使N增加的响应速度大于Y增加的响应速度。当PM下降时，必须使Y的下降的响应速度比N下降的响应速度增加得更快。因此这样的一种系统，即Y控制和N控制之一跟随另一个控制，像一种从动控制跟随主控制，是不合适的。
假定输出指令信号PO迅速地反复增加和下降，则N响应或Y响应不应该像已有技术那样慢。否则工作点会偏离正确点。尤其是，如果Y的增加和下降的响应速度之间差别太大的话，则上述偏离情况更甚。
为此，本发明对转速N和导流叶片开口量Y的控制作了限制、以便不遭到上述偏离情况。在前面的实施例中，这种限制是通过图9到14中的函数发生器50、60设定的。
按照本发明，因为从理论上本方法避免泵进入逆流特性，所以当增加泵输入时，导流叶片的开口速度能增加到最大可能的限值，当减少泵输入时，旋转速度的下降也可增加到最大可能的限值。
结果，避免了无关联现象，从而使所提供的可变速度抽吸操作能为电力系统服务而有最高响应速度。
图15显示了另一实施例，在该实施例中，在具有变速泵系统的抽水蓄能发电厂中使用线绕转子感应电机2a作为发电机-电动机。线绕转子感应电动机2a驱动水泵-水轮机4以完成抽吸动作。图中凡是与前面各实施中相类同的部件或元件都标上同样的编号。
线绕转子感应电机2a，它的初级侧连到电力系统1，而它的次级侧连接到频率变换器3。线绕转子感应电机2a的输入将按照频率变换器的交流激励电流的相位指令信号增加和减少。实际输入PM由电力检测器6对其进行检测，然后输入给加法器20;而实际转速N由转速检测器5检测，然后输入给加法器18。
控制系统包含：转速控制系统31、它由转速函数发生器50、加法器18和电力校正信号发生器16组成;电力控制系统32，它由加法器19、20，和电力控制器7组成;和导流叶片控制系统33，它由导流叶片开口量函数发生器60和导流叶片控制器9组成。图15中没有表示实际导流叶片开口量的信号的反馈，但这并不排斥使用反馈。图16的导流叶片控制系统33的情况与此相同。
使用本实施例的抽水蓄能发电厂有第一工作状态，在该状态中，在接收到来自电力系统1的电力后，由感应电机2a驱动起泵作用的水泵-水轮机4，以进行抽吸作用，同时作为负载吸收电力系统1的电力;还有第二工作状态，刚好相反，由水泵-水轮机4驱动作为发电机的感应电机2a，并且把电力供给电力系统1。
在第一工作状态中，根据从电力系统1接收的频率基本不变的电力，感应电机2a由转速控制系统31以这样的方式对其控制：转速根据工作状态而变化。而且水泵-水轮机4的流量由导流叶片控制系统33对其进行控制。水泵-水轮机4由感应电机2a驱动。在此情况下，当通过外部的电力指令信号使感应电机2a的输出增加时，与转速控制系统31中的转速增加指令信号的增加速度的最大值相比，导流叶片控制系统33中的液流增加指令信号的增加速度的最大值设置得更小。当通过外部的电力指令信号使感应电机2a的输出减小时，与导流叶片控制系统33中的液流减小指令信号的减小速度的最大值相比，转速控制系统31中的转速下降指令信号的下降速度的最大值设置得更小。
由于上述调节，感应电机2a的电动机能跟随电力指令信号的增加和下降而稳定工作。
图16表明另一实施例，该实施例中，在具有可变速度泵系统的抽水蓄能发电厂里，一种同步电机用作发电机-电动机。
在该实施例中，频率变换器17配置在系统1和同步电机10之间，同步电机10作为发电机-电动机工作，以驱动水泵-水轮机4，由此完成泵的抽吸动作。图中凡是和前面各实施例相同的部件和元件都采用相同的标号（编号）
而且，本实施例有相位检测器11，用于将相位指令信号与频率变换器17相匹配。根据该相位检测器11的检测信号，频率变换器17驱动同步电机10。实际的输入PM由电力检测器6检测，然后输入给加法器20，并且实际转速N由转速检测器5检测，然后输入给加法器18。
其它操作与图15中实施例相类似，因此在这里省略对它们的描述。
以上实施例仅作为举例之用，本发明并不限于这些特定的形式。
例如，在上述每个实施例中，暂态校正响应在转速函数发生器和导流叶片开口量函数发生器两者中进行控制。但是，这种控制也可在这两个函数发生器中的任一个中进行。而且，在前面的实施例中，电力指令信号PO和静态落差HG用作函数发生器的输入，但其它等效于电力指令信号和静态落差的信号，例如电动机的实际输出信号也可使用。
再者，在上面实施例中，暂态校正响应是在转速函数发生器和导流叶片开口量函数发生器中进行控制的。而本发明不限于所示的实施例，这些响应可在转速控制系统的合适部位和在导流叶片控制系统的合适部位上进行控制。
在上面的实施例中，水泵-水轮机用作液压机。但作为另一供选择的形式，泵也是可以用的。
综上所述，根据本发明的各个实施例，可避免泵的部分逆流特性，并且能迅速响应电力系统的需求，并保证稳定工作、提高电力的供需平衡。

Claims (20)

1、一种(可)变速(度)泵系统包含：
(a)具有液流调节装置并至少包含抽吸功能的液压机；
(b)与所述液压机相连并至少包含使所述液压机旋转的电动机功能的旋转机；
(c)驱动所述旋转机的频率变换器；和
(d)根据外部单元的指令信号或与该指令信号相应的信号、控制所述旋转机可变速工作的控制系统，
(e)所述控制系统包含：1)控制所述旋转机的输出与指令信号相对应的电力控制系统，2)输出校正信号给所述电力控制系统使所述液压机旋转在与指令信号相应的正确转速上的转速控制系统，和3)控制所述液压机的液流调节装置使所述液流调节装置的开口量使与指令信号相应的液流调节控制系统；
(f)当与所述旋转速度控制系统的时间常数相比较时，所述电力控制系统有一个小到可忽略的时间常数；
(g)所述液流调节控制系统和/或所述转速控制系统具有以这样一种方式设定传输功能的装置，按照这种方式，当其转速增加时，所述液压机的机械负载不会减少，当其转速下降时，机械负载不会增加。
2、一种可变速度泵系统包含：
（a）具有液流调节装置并至少包含抽吸功能的液压机;
（b）与所述液压机相连接并至少包含使所述液压机旋转的电动机功能的旋转机;
（c）驱动所述旋转机的频率变换器;和
（d）按照外部单元的指令信号或与该指令信号相应的信号控制所述旋转机可变速工作的控制系统，所述控制系统包含：1）控制所述旋转机的输出使与指令信号和校正信号相应的电力控制系统，2）输出校正信号给所述电力控制系统使所述液压机旋转在与指令信号相应的正确的转速上的转速控制系统，3）控制所述液压机的所述液流调节装置以使所述液流调节装置的开口量与指令信号相对应的液流调节控制系统;
（e）与所述转速控制系统的时间常数相比较、所述电力控制系统具有小到可忽略的时间常数;
（f）所述液流调节控制系统的响应（
Figure 901069582_IMG2
y/
Figure 901069582_IMG3
t）和所述转速控制系统的响应（
Figure 901069582_IMG4
n/ t）设置得使下面的不等式至少有一个成立：
Figure 901069582_IMG6
其中y是所述液流调节装置的无量纲的开口量，n是所述液压机的无量纲的旋转速度，Pp是所述液压机的无量纲的输入，而h是无量纲的总动态落差。
3、一种（可）变速（度）泵系统，包含：
（a）具有液流调节装置并至少包含抽吸功能的液压机;
（b）与液压机连接并至少包含使所述液压机旋转的电动机功能的旋转机;
（c）驱动所述旋转机的频率变换器;
（d）按照外部单元的指令信号或与该指令信号相应的信号控制所述旋转机变速工作的控制系统，所述控制系统包含：1）控制所述旋转机的输出使与指令信号和校正信号相对应的电力控制系统，2）输出校正信号给所述电力控制系统使所述液压机旋转在与指令信号相应的正确的转速上的转速控制系统，3）控制所述液压机的所述液流调节装置使所述液流调节装置的开口量与指令信号相对应的液流调节控制系统;
（e）与所述转速控制系统的时间常数相比、所述电力控制系统具有小到可忽略的时间常数;
（f）所述液流调节控制系统的响应（ y/
Figure 901069582_IMG8
t）和所述转速控制系统的响应（
Figure 901069582_IMG9
n/ t）设置得使下面的不等式成立：
其中y是所述液流调节装置的无量纲的开口量，n是所述液压机的无量纲的转速，Pp是所述液压机的无量纲输入，而h是无量纲的总动态落差。
4、一种变速泵的转速函数发生器，包含：
（a）根据电力指令信号和静态落差输出最佳转速目标值的函数发生单元;和
（b）将所述目标值延迟一个与工作状态相对应的时间常数并作为转速指令信号输出已延迟的目标值的延迟元件，所述延迟元件具有一个传输元件，该传输元件用来当转速要增加时给出一个大的响应速度，而当转速要下降时给出一个小的响应速度。
5、一种（可）变速（度）泵的导流叶片开口量函数发生器，它包含：
（a）按照电力指令信号和静态落差输出导流叶片开口量最佳值指令信号的目标值的函数发生单元;和
（b）将所述目标值延迟一个与工作状态相对应的时间常数并作为导流叶片开口量指令信号输出已延迟的目标值的延迟元件，所述延迟元件具有一个传输元件，该传输元件用来当导流叶片开口量要增加时给出一个小的响应速度，或一个大的响应时间，而当导流叶片开口量要下降时给出一个大的响应速度，或小的响应时间。
6、如权利要求1所述的（可）变速（度）泵系统，其特征在于所述转速控制系统包含：
（a）按照电力指令信号（作为外部指令信号）和静态落差输出转速指令信号的最佳目标值的函数发生单元;和
（b）将所述目标值延迟一个与工作状态相对应的时间常数并作为转速指令信号输出已延迟的目标值的延迟元件，所述延迟元件具有一传输元件，该传输元件用来当转速要增加时给出一个大响应速度，而当转速要降低时给出一个小响应速度，因此将根据从所述延迟元件输出的转速指令和实际转速之间的差值发出校正转速用的所述校正信号。
7、如权利要求1所述的（可）变速（度）泵系统，其特征在于所述液流调节装置有导流叶片，所述液流调节控制系统包含：
（a）按照电力指令信号（作为外部指令信号）和静态落差输出导流叶片最佳开口量指令信号的目标值的函数发生单元;和
（b）将所述目标值延迟一个与工作状态相对应的时间常数并输出所延迟的目标值作为导流叶片开口量的指令信号的延迟元件，所述延迟元件具有一个传输元件，该传输元件用来当导流叶片开口量要增大时给出一个小响应速度，而当导流叶片开口量要下降时给出一个大响应速度，从而，将根据导流叶片开口量的指令和实际导流叶片开口量之间的差值来控制校正导流叶片开口量用的所述校正信号。
8、如权利要求1所述（可）变速泵系统，其特征在于所述传输函数设定装置设置这样一种传输函数、即所述液流调节控制系统的响应（
Figure 901069582_IMG12
y/ t）和所述转速控制系统的响应（ n/ t）设置得使下面不等式至少有一个成立：
Figure 901069582_IMG16
其中y是所述液流调节装置的无量纲开口量，n是所述液压机的无量纲转速，Pp是所述液压机的无量纲输入，而h是无量纲总动态落差。
9、如权利要求1所述（可）变速（度）泵系统，其特征在于所述传输函数设定装置设置这样一种传输函数，即所述液流调节控制系统的响应（2y/2t）和所述转速控制系统的响应（2n/2t）设置得使下面不等式成立：
其中y是所述液流调节装置的无量纲开口量，n是所述液压机的无量纲转速，Pp是所述液压机的无量纲输入，而h是无量纲总动态落差。
10、如权利要求1所述（可）变速（度）泵系统，其特征在于所述旋转机是发电机-电动机，而所述液压机是水泵-水轮机。
11、如权利要求2所述（可）变速（度）泵系统，其特征在于所述旋转机是发电机-电动机，而所述液压机是水泵-水轮机。
12、如权利要求3所述（可）变速（度）泵系统，其特征在于所述旋转机是发电机-电动机，而所述液压机是水泵-水轮机。
13、如权利要求6所述（可）变速（度）泵系统，其特征在于所述旋转机是发电机-电动机，而所述液压机是水泵-水轮机。
14、如权利要求7所述（可）变速（度）泵系统，其特征在于所述旋转机是发电机-电动机，而所述液压机是水泵-水轮机。
15、如权利要求8所述（可）变速（度）泵系统，其特征在于所述旋转机是发电机-电动机，而所述液压机是水泵-水轮机。
16、如权利要求9所述（可）变速（度）泵系统，其特征在于所述旋转机是发电机-电动机，而所述液压机是水泵-水轮机。
17、一种（可）变速（度）泵系统包含：通过电力系统的供电可旋转的电动机，通过该电动机驱动可旋转的泵，用于控制所述电动机和所述泵转速的转速控制系统，和控制所述泵液流量的液流控制系统;一种操作该变速泵系统的方法，该方法包含：
（a）当电动机的输出通过外部单元的电力指令信号使其增加时，设置液流调节控制系统中的液流增加指令信号的增加速度的最大值，使其小于转速控制系统中的转速增加指令信号的增加转速的最大值;
（b）当通过外部单元的电力指令信号使电动机的输出下降时，设置转速控制系统中的转速下降指令信号的下降速度的最大值使其小于液流调节控制系统中的液流减少指令信号的下降速度的最大值;和
（c）操作电动机使其跟随电力指令信号的增加和下降。
18、抽水蓄能发电厂具有这样一种（可）变速（度）泵系统，该系统包含：通过电力系统的供电可旋转的发电机-电动机，由所述发电机-电动机驱动可旋转的水泵-水轮机、控制所述发电机-电动机和所述水泵-水轮机每一个的转速的转速控制系统，和控制所述水泵-水轮机的液流量的液流控制系统，
所述液流调节控制系统具有设定功能，当来自外部单元的电力指令信号使所述发电机-电动机的输出增加时，该系统的设定功能设定液流增加指令信号的增加速度的最大值使小于所述转速控制系统中的转速增加指令信号的增加速度的最大值，所述转速控制系统具有一设定的功能，当来自外部单元的电力指令使所述发电机-电动机的输出下降时，该设定功能设定所述液流调节控制系统中的液流减少指令信号的下降速度的最大值比所述转速控制系统中的转速下降指令信号的下降速度的最大值更大，由此，所述发电机-电动机能跟随电力指令信号的增加和下降而工作。
19、抽水蓄能发电厂具有这样一种（可）变速（度）泵系统，该系统包含：通过电力系统的供电可旋转的发电机-电动机，通过所述发电机-电动机驱动可旋转的水泵-水轮机、控制所述发电机-电动机和所述水泵-水轮机每一个的转速的转速控制系统，和控制所述水泵-水轮机的液流量的液流控制系统，
所述液流调节控制系统具有设定功能，当来自外部单元的电力指令信号使所述发电机-电动机的输出时，该设定功能设定液流增加指令信号的最大值使小于所述转速控制系统中的转速增加指令信号的增加速度的最大值，由此，所述发电机-电动机能跟随电力指令信号的增加和下降而工作。
20、抽水蓄能发电厂具有这样一种（可）变速（度）泵系统，该系统包含：通过电力系统的供电可旋转的发电机-电动机、通过所述发电机-电动机驱动可旋转的水泵-水轮机，控制所述发电机-电动机和所述水泵-水轮机每一个的转速的转速控制系统，和控制所述水泵-水轮机的液流量的液流控制系统，
所述转速控制系统具有设定功能，当来自外部单元的电力指令信号使所述发电机-电动机的输出下降时，该设定功能设定所述液流调节控制系统中的液流减少指令信号的下降速度的最大值。
由此，所述发电机-电动机能跟随电力指令信号的增加和下降而工作。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1094178C (zh) * 1995-12-28 2002-11-13 株式会社荏原制作所 泵组合体
CN102985225A (zh) * 2010-05-11 2013-03-20 罗素麦特拧紧技术公司 用于操作扭矩扳手或类似装置的电路布置
CN103608738A (zh) * 2011-04-29 2014-02-26 阿尔魏勒有限责任公司 用于控制变频器的控制构件以及控制方法
CN107532564A (zh) * 2015-03-19 2018-01-02 富兰克林帝国有限公司 用于可潜水电机驱动控制的控制系统
CN109139350A (zh) * 2018-09-29 2019-01-04 东方电机控制设备有限公司 一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制装置
CN111989494A (zh) * 2018-04-17 2020-11-24 赛莱默欧洲有限公司 排水泵组件和用于控制排水泵的方法

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3373012B2 (ja) * 1993-10-21 2003-02-04 株式会社荏原製作所 ターボ形流体機械の運転制御装置
US5525043A (en) * 1993-12-23 1996-06-11 Caterpillar Inc. Hydraulic power control system
US5468126A (en) * 1993-12-23 1995-11-21 Caterpillar Inc. Hydraulic power control system
JP3144451B2 (ja) * 1993-12-24 2001-03-12 株式会社日立製作所 可変速揚水発電装置
EP0730093B1 (en) * 1995-02-28 2002-09-11 Anest Iwata Corporation Control of a two-stage vacuum pump
US5668328A (en) * 1996-07-17 1997-09-16 Applied Power Inc. Method and apparatus for hydraulically tightening threaded fasteners
US5883489A (en) * 1996-09-27 1999-03-16 General Electric Company High speed deep well pump for residential use
US5945802A (en) * 1996-09-27 1999-08-31 General Electric Company Ground fault detection and protection method for a variable speed ac electric motor
US6254353B1 (en) 1998-10-06 2001-07-03 General Electric Company Method and apparatus for controlling operation of a submersible pump
US6264431B1 (en) * 1999-05-17 2001-07-24 Franklin Electric Co., Inc. Variable-speed motor drive controller for a pump-motor assembly
US7460918B2 (en) * 2004-06-10 2008-12-02 Moteurs Leroy-Somer Devices and methods for updating the programming of a system for controlling an electric rotary machine
JP3918837B2 (ja) * 2004-08-06 2007-05-23 株式会社日立製作所 風力発電装置
US8047903B1 (en) * 2005-05-23 2011-11-01 Peter Schiff Emergency cabin pressurization system and method for an aircraft
EP1847714B1 (en) * 2006-04-20 2016-11-09 ABB Oy Frequency converter for motor pump
DE102010062798A1 (de) * 2010-12-10 2012-06-14 Krones Aktiengesellschaft Mixer für eine Getränkeabfüllanlage
CN102022366A (zh) * 2010-12-25 2011-04-20 杭州顿力电器有限公司 外转子嵌入式自控恒速直流无刷离心风机及恒速方法
CN102410234B (zh) * 2011-08-24 2015-10-14 上海交通大学 屏蔽式电机转子系统水力损耗测试平台及测试方法
CN103089597B (zh) * 2012-12-31 2016-08-03 国家电网公司 一种高压变频水泵系统的控制方法
CN103115001A (zh) * 2013-01-29 2013-05-22 南京工业大学 一种熔盐模型泵外特性和内部流动测量试验装置
PT3029311T (pt) * 2014-12-04 2018-11-07 Ge Renewable Tech Método para estabilizar a velocidade de rotação de uma máquina hidráulica com características-s e instalação para converter energia hidráulica em energia eléctrica
CN104776037B (zh) * 2015-04-23 2016-11-23 江苏大学 一种离心泵变工况水力设计方法
CN106894945B (zh) * 2017-03-15 2019-06-28 南方电网科学研究院有限责任公司 水轮机调节系统的建模方法
FR3077849B1 (fr) * 2018-02-14 2021-04-16 Inst Supergrid Procede de commande d'une centrale hydraulique

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH638911A5 (de) * 1979-07-27 1983-10-14 Proizv Ob Turbostroenia Einrichtung zur automatischen regelung der vom generator eines wasserkraftmaschinensatzes entwickelten wirkleistung.
JPS59203883A (ja) * 1983-05-04 1984-11-19 Hitachi Ltd 可変速ポンプ水車発電電動機の運転方法
JPS60128886A (ja) * 1983-12-14 1985-07-09 Hitachi Ltd 可変速ポンプ電動機の運転装置
JPS61149583A (ja) * 1984-12-21 1986-07-08 Hitachi Ltd 可変速のポンプ水車またはポンプの起動方法
JPH0610464B2 (ja) * 1986-02-12 1994-02-09 株式会社日立製作所 可変速水力機械の制御方法
EP0243937B1 (en) * 1986-04-30 1991-05-29 Hitachi, Ltd. Variable-speed pumped-storage power generating system
JPH06103023B2 (ja) * 1986-04-30 1994-12-14 株式会社日立製作所 可変速揚水装置の制御装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1094178C (zh) * 1995-12-28 2002-11-13 株式会社荏原制作所 泵组合体
CN102985225A (zh) * 2010-05-11 2013-03-20 罗素麦特拧紧技术公司 用于操作扭矩扳手或类似装置的电路布置
CN102985225B (zh) * 2010-05-11 2015-11-25 罗素麦特拧紧技术公司 用于操作扭矩扳手或类似装置的电路布置
CN103608738A (zh) * 2011-04-29 2014-02-26 阿尔魏勒有限责任公司 用于控制变频器的控制构件以及控制方法
CN103608738B (zh) * 2011-04-29 2016-08-17 阿尔魏勒有限责任公司 用于控制变频器的控制构件以及控制方法
CN107532564A (zh) * 2015-03-19 2018-01-02 富兰克林帝国有限公司 用于可潜水电机驱动控制的控制系统
CN107532564B (zh) * 2015-03-19 2019-09-06 富兰克林帝国有限公司 用于可潜水电机驱动控制的控制系统
US10605225B2 (en) 2015-03-19 2020-03-31 Franklin Empire Control system for submersible electric motor drive control
CN111989494A (zh) * 2018-04-17 2020-11-24 赛莱默欧洲有限公司 排水泵组件和用于控制排水泵的方法
CN111989494B (zh) * 2018-04-17 2022-08-19 赛莱默欧洲有限公司 排水泵组件和用于控制排水泵的方法
CN109139350A (zh) * 2018-09-29 2019-01-04 东方电机控制设备有限公司 一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制装置
CN109139350B (zh) * 2018-09-29 2024-01-26 东方电气自动控制工程有限公司 一种用于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制装置

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US5160244A (en) 1992-11-03
DE4025168A1 (de) 1991-03-28
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CN1020124C (zh) 1993-03-17
JPH0370874A (ja) 1991-03-26
JP2714449B2 (ja) 1998-02-16

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