高温气冷堆功率控制方法及系统的制作方法
专利名称:高温气冷堆功率控制方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及核能科学与工程技术领域：
，特别涉及一种高温气冷堆功率控制方法及系统。
背景技术：
由于具有固有安全性和潜在经济竞争力，高温气冷堆已被世界核能界公认为具有第四代核能系统特征的首选堆型之一，发展高温气冷堆技术对于我国可持续发展具有重要意义。高温气冷堆采用陶瓷包覆型燃料元件，以氦气作为冷却剂，以石墨作为慢化剂和结构材料，其固有安全性由低功率密度、瘦长型堆芯和强温度负反馈效应来保证。安全、稳定和高效的运行是高温气冷堆最为关键的性能指标，而功率控制是保证反应堆动态性能并进而保证其稳定高效运行的最重要的技术手段之一。所谓反应堆功率控制就是通过调节控制棒棒位使得堆芯中子通量密度(核功率)和堆芯出口热氦温度满足工程需求。功率控制的本质是增强闭环系统的稳定性，性能良好的功率控制器对于发展高温气冷堆技术具有十分重要的意义。由于高温气冷堆的慢化剂、冷却剂和反射层材料均不同于压水堆，这就导致二者在动态特性上具有显著的差别，从而适用于压水堆的功率控制方法并不适用于高温气冷堆。虽然高温气冷堆是一种极具发展前景的堆型，但目前在高温气冷堆功率控制方法的设计及其参数整定方面的报道却很少。《核动力工程》于2001年公开了 “10MW高温气冷堆控制方案研究”，给出了通过数值仿真并凭借经验整定的PID型高温气冷堆功率控制方法， 由于该控制方法的参数是凭借经验整定的，因而仅能保证局部稳定性且在性能上具有保守性。《中国智能自动化学术会议论文集》于1999年公开了 “HTR-10核功率调节系统模糊控制及其性能的仿真研究”，给出了一种高温气冷堆的模糊PID功率控制方法，且该控制方法由模糊规则和在不同功率水平下凭借经验整定的一组PID控制器组成，它虽能保证闭环系统大范围的稳定性，但这种大范围稳定性是靠增加PID控制器的数量来保证并必然导致其实现过于复杂，从而不适用于实际工程。由此可见，目前的高温气冷堆功率控制方法大都是凭借经验整定的，且在形式上要么是简单的但仅能保证工作点附近闭环稳定性的单个PID 控制器，要么是保证大范围闭环稳定性但实现复杂的一组PID控制器及其对应切换规则， 即存在形式和性能上的矛盾。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何解决高温气冷堆功率控制方法存在形式和性能上矛盾的问题。
( 二 )技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高温气冷堆功率控制方法，包括以下步骤
Sl 设置核功率控制器参数和堆芯出口热氦温度控制器参数；[0008]S2 所述堆芯出口热氦温度控制器根据堆芯出口热氦温度测量值与所述堆芯出口热氦温度参考值之间的偏差，通过计算获得相对核功率参考值的修正；所述核功率控制器根据由堆芯相对中子通量密度测量值和所述堆芯相对中子通量密度参考值之间的偏差通过计算给出驱动控制棒运动的棒速信号，以实现对反应堆功率的控制，所述相对堆芯中子通量密度的参考值为所述相对核功率的参考值和所述修正值相加。
优选地，所述核功率控制器的离散化形式为
权利要求
1.一种高温气冷堆功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤S1设置核功率控制器参数和堆芯出口热氦温度控制器参数；S2所述堆芯出口热氦温度控制器根据堆芯出口热氦温度测量值与所述堆芯出口热氦温度参考值之间的偏差，通过计算获得相对核功率参考值的修正；所述核功率控制器根据由堆芯相对中子通量密度测量值和所述堆芯相对中子通量密度参考值之间的偏差通过计算给出驱动控制棒运动的棒速信号，以实现对反应堆功率的控制，所述堆芯相对中子通量密度参考值为所述相对核功率参考值和所述修正值相力。
2.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述核功率控制器的离散化形式为
3.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述核功率控制器的离散化形式为
4.如权利要求
2或3所述的方法，其特征在于，控制器参数01、02、&、以及F2的取值范围分别为
5. 一种高温气冷堆功率控制系统，其特征在于，包括参数设置模块，用于设置核功率控制器参数和堆芯出口热氦温度控制器参数；功率控制模块，用于所述堆芯出口热氦温度控制器根据堆芯出口热氦温度的测量值与所述堆芯出口热氦温度的参考值之间的偏差，通过计算获得相对核功率参考值的修正；所述核功率控制器根据由堆芯相对中子通量密度的测量值和所述堆芯相对中子通量密度的参考值之间的偏差通过计算给出驱动控制棒运动的棒速信号，以实现对反应堆功率的控制，所述堆芯相对中子通量密度参考值为所述相对核功率参考值和所述修正值相加。
专利摘要
本发明公开了一种高温气冷堆功率控制方法及系统，涉及核能科学与工程技术领域：
，该方法包括S1设置核功率控制器参数和堆芯出口热氦温度控制器参数；S2所述堆芯出口热氦温度控制器根据堆芯出口热氦温度测量值与所述堆芯出口热氦温度参考值之间的偏差，通过计算获得相对核功率参考值的修正；所述核功率控制器根据由堆芯相对中子通量密度测量值和所述相对堆芯中子通量密度参考值之间的偏差通过计算给出驱动控制棒运动的棒速信号。本发明通过实时获取高温气冷堆的堆芯出口热氦温度测量值和堆芯相对中子通量密度测量值，并对测量值进行相应的计算，获得驱动控制棒运动的棒速信号，以实现高温气冷堆功率控制。
文档编号G21C7/36GKCN102411997SQ201110328271
公开日2012年4月11日 申请日期2011年10月25日
发明者吴宗鑫, 张作义, 董哲, 黄晓津 申请人:清华大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
技术领域：
本发明涉及核能科学与工程技术领域：
，特别涉及一种高温气冷堆功率控制方法及系统。
背景技术：
由于具有固有安全性和潜在经济竞争力，高温气冷堆已被世界核能界公认为具有第四代核能系统特征的首选堆型之一，发展高温气冷堆技术对于我国可持续发展具有重要意义。高温气冷堆采用陶瓷包覆型燃料元件，以氦气作为冷却剂，以石墨作为慢化剂和结构材料，其固有安全性由低功率密度、瘦长型堆芯和强温度负反馈效应来保证。安全、稳定和高效的运行是高温气冷堆最为关键的性能指标，而功率控制是保证反应堆动态性能并进而保证其稳定高效运行的最重要的技术手段之一。所谓反应堆功率控制就是通过调节控制棒棒位使得堆芯中子通量密度(核功率)和堆芯出口热氦温度满足工程需求。功率控制的本质是增强闭环系统的稳定性，性能良好的功率控制器对于发展高温气冷堆技术具有十分重要的意义。由于高温气冷堆的慢化剂、冷却剂和反射层材料均不同于压水堆，这就导致二者在动态特性上具有显著的差别，从而适用于压水堆的功率控制方法并不适用于高温气冷堆。虽然高温气冷堆是一种极具发展前景的堆型，但目前在高温气冷堆功率控制方法的设计及其参数整定方面的报道却很少。《核动力工程》于2001年公开了 “10MW高温气冷堆控制方案研究”，给出了通过数值仿真并凭借经验整定的PID型高温气冷堆功率控制方法， 由于该控制方法的参数是凭借经验整定的，因而仅能保证局部稳定性且在性能上具有保守性。《中国智能自动化学术会议论文集》于1999年公开了 “HTR-10核功率调节系统模糊控制及其性能的仿真研究”，给出了一种高温气冷堆的模糊PID功率控制方法，且该控制方法由模糊规则和在不同功率水平下凭借经验整定的一组PID控制器组成，它虽能保证闭环系统大范围的稳定性，但这种大范围稳定性是靠增加PID控制器的数量来保证并必然导致其实现过于复杂，从而不适用于实际工程。由此可见，目前的高温气冷堆功率控制方法大都是凭借经验整定的，且在形式上要么是简单的但仅能保证工作点附近闭环稳定性的单个PID 控制器，要么是保证大范围闭环稳定性但实现复杂的一组PID控制器及其对应切换规则， 即存在形式和性能上的矛盾。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何解决高温气冷堆功率控制方法存在形式和性能上矛盾的问题。
( 二 )技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高温气冷堆功率控制方法，包括以下步骤
Sl 设置核功率控制器参数和堆芯出口热氦温度控制器参数；[0008]S2 所述堆芯出口热氦温度控制器根据堆芯出口热氦温度测量值与所述堆芯出口热氦温度参考值之间的偏差，通过计算获得相对核功率参考值的修正；所述核功率控制器根据由堆芯相对中子通量密度测量值和所述堆芯相对中子通量密度参考值之间的偏差通过计算给出驱动控制棒运动的棒速信号，以实现对反应堆功率的控制，所述相对堆芯中子通量密度的参考值为所述相对核功率的参考值和所述修正值相加。
优选地，所述核功率控制器的离散化形式为
权利要求
1.一种高温气冷堆功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤S1设置核功率控制器参数和堆芯出口热氦温度控制器参数；S2所述堆芯出口热氦温度控制器根据堆芯出口热氦温度测量值与所述堆芯出口热氦温度参考值之间的偏差，通过计算获得相对核功率参考值的修正；所述核功率控制器根据由堆芯相对中子通量密度测量值和所述堆芯相对中子通量密度参考值之间的偏差通过计算给出驱动控制棒运动的棒速信号，以实现对反应堆功率的控制，所述堆芯相对中子通量密度参考值为所述相对核功率参考值和所述修正值相力。
2.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述核功率控制器的离散化形式为
3.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述核功率控制器的离散化形式为
4.如权利要求
2或3所述的方法，其特征在于，控制器参数01、02、&、以及F2的取值范围分别为
5. 一种高温气冷堆功率控制系统，其特征在于，包括参数设置模块，用于设置核功率控制器参数和堆芯出口热氦温度控制器参数；功率控制模块，用于所述堆芯出口热氦温度控制器根据堆芯出口热氦温度的测量值与所述堆芯出口热氦温度的参考值之间的偏差，通过计算获得相对核功率参考值的修正；所述核功率控制器根据由堆芯相对中子通量密度的测量值和所述堆芯相对中子通量密度的参考值之间的偏差通过计算给出驱动控制棒运动的棒速信号，以实现对反应堆功率的控制，所述堆芯相对中子通量密度参考值为所述相对核功率参考值和所述修正值相加。
专利摘要
本发明公开了一种高温气冷堆功率控制方法及系统，涉及核能科学与工程技术领域：
，该方法包括S1设置核功率控制器参数和堆芯出口热氦温度控制器参数；S2所述堆芯出口热氦温度控制器根据堆芯出口热氦温度测量值与所述堆芯出口热氦温度参考值之间的偏差，通过计算获得相对核功率参考值的修正；所述核功率控制器根据由堆芯相对中子通量密度测量值和所述相对堆芯中子通量密度参考值之间的偏差通过计算给出驱动控制棒运动的棒速信号。本发明通过实时获取高温气冷堆的堆芯出口热氦温度测量值和堆芯相对中子通量密度测量值，并对测量值进行相应的计算，获得驱动控制棒运动的棒速信号，以实现高温气冷堆功率控制。
文档编号G21C7/36GKCN102411997SQ201110328271
公开日2012年4月11日 申请日期2011年10月25日
发明者吴宗鑫, 张作义, 董哲, 黄晓津 申请人:清华大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
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