基于hopf分岔理論的帶調(diào)壓室水電站非線性穩(wěn)定性分析

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1、學兔兔www.xuetutu.com水利水電技術第42卷2011年第12期基于hopf分岔理論的帶調(diào)壓室水電站非線性穩(wěn)定性分析鮑海艷，付亮，楊建東。(1．長沙理工大學水利工程學院，湖南長沙410114；2．湖南省電力公司科學研究院，湖南長沙410007；3．武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室，湖北武漢430072)摘要：考慮水力系統(tǒng)非線性特性，建立帶調(diào)壓室水電站引水發(fā)電系統(tǒng)非線性數(shù)學模型，利用hopf分岔的代數(shù)判據(jù)理論得到帶調(diào)壓室水電站非線性穩(wěn)定域，并得到系統(tǒng)的分岔圖，同時對非線性穩(wěn)定域的影響因素進行分析。研究表明：非線性穩(wěn)定域要明顯小于線性穩(wěn)定域；調(diào)壓室面積增大對系統(tǒng)的穩(wěn)

2、定性有利；當調(diào)壓室面積大于托馬穩(wěn)定斷面F>Fm時，值對非線性穩(wěn)定域有明顯的影響，而當調(diào)壓室面積小于托馬穩(wěn)定斷面F

3、choolofHydraulicEngineering，ChangshaUniversityofscienceandTechnology，Changsha410114，Hunan，China；2．HunanElectricScienceResearchInstitute，Changsha410007，Hunan，China；3．StateKeyLaboratoryofWaterResourcesandHydropowerEngineeringscience，WuhanUniversity，Wuhan430072，Hubei，China)Abstract：Consideringthe

4、nonlinearcharacteristicofhydraulicsystem，anonlinearmathematicmodelofhydropowerstationwithsurgetankissetup，andthenthenonlinearstabilitydomainisobtainedwiththebifurcationdiagramofthesystembasedonthehopf-bifurcationtheory．Furthermore，thefactorsoftheeffectsonthenonlinearstabilitydomainareanalyzeda

5、swel1．Theresultsshowthatthenonlinearstabilitydomainisobviouslysmallerthanthatofthelinearone．Therefore，enlargingtheareaofthesurgetankistobefavorabletothestabilityofsystem．WhenF>，thevalueofTnhasasignificanteffectonthenonlinearstabilitydomain，whileF<^，theeffectisnotSOdistinct．Atthesametime，thesta

6、bilitydomainofthesystemistobedecreasedalongwiththeincreaseoftheloaddisturbanceconcerned．Keywords：hydropowerstation；surgetank；hopf-bifurcation；nonlinearstabilitydomain水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個非線性系統(tǒng)，其水、機、究要求，但是對于帶有調(diào)壓室的長引水隧洞的水電三個子系統(tǒng)都具有典型的非線性特征。在水電站輸電站，由于水流慣性極大，即使負荷擾動很小，也會水系統(tǒng)中，水流狀態(tài)為紊流，水流處于阻力平方區(qū)，在水力系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生較大的波動，難以滿

7、足小波動假水流阻力與流速的平方成正比。目前在水電站調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性研究中，往往對水力系統(tǒng)數(shù)學模型進行線性收稿日期：2011—07—18化處理，如忽略水力損失的二次非線性、水輪機特性基金項目：水沙科學與水災害防治湖南省重點實驗室基金項目采用六個傳遞系數(shù)描述的線性化模型等。對于流道較(2011SS04)；長沙理工大學人才引進基金項目(1198006)。短的水電站，基于小波動假設的線性理論能夠滿足研作者簡介：鮑海艷(1982一)，女，講師，博士。WaterResourcesa