水泵水轮机调节系统(PTGS)作为抽水蓄能电站核心,是一个非线性时变非最小相位的复杂控制系统。由于PTGS中水机电强耦合非线性特性及工况频繁转换等问题存在,严重威胁机组安全稳定运行,有必要对PTGS动态特性进行深入研究,建立一个满足不同运行工况需求的数学模型,并对系统中存在的不稳定因素进行控制。本文以国内某抽水蓄能电站相关数据为依托,通过深入分析PTGS运行特性,建立一种比较贴合实际的非线性数学模型,并采用反演滑模控制策略来改善调节系统的鲁棒性,保障抽水蓄能电站可靠高效运行。总结整个论文研究过程,主要工作内容如下:(1)首先将PTGS分为四个子系统,即引水管道子系统(考虑调压井和弹性水击效应)、水泵水轮机子系统、电动发电机子系统和调速器子系统,建立完整PTGS七阶非线性数学模型,为本文后续研究做铺垫。(2)其次为了研究分析机组发电并网过程的动力学响应特征,通过观察系统分岔图、时序图、相位图中的非线性动力学现象,得出系统稳定运行时弹性水击时间常数与导叶开度大概调节范围,然后根据系统中存在的运行不稳定问题设计滑模控制器。结果表明,与PTGS常用PID控制器对比,滑模控制器上升时间较短,稳态误差较小,同时具有良好跟踪性能。(3)最后为进一步提高控制器响应速度,在保障滑模控制器强鲁棒性的同时,以反演控制方法为依托,设计反演滑模控制器。为避免项数膨胀,引入动态面控制技术,同时考虑消除不确定项对系统的实时干扰,设计自适应控制率。通过与滑模控制器进行仿真对比,结果表明反演滑模控制器在系统的响应速度、抗干扰性、鲁棒性和误差收敛性等方面均具有更好的控制效果。