交流励磁发电机的非线性最优励磁控制

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1、,##-RW,大电机技术!(!"!!!!!!!"!辅机及其他!"!!!!!!!"!交流励磁发电机的非线性最优励磁控制万毅，陆继明，毛承雄，王丹（华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉!"##$!）［摘要］本文将状态反馈线性化的思路应用于交流励磁发电机的励磁控制系统中，得出一套新型实用的交流励磁发电机非线性励磁控制规律。利用该模型通过最优励磁策略对单机无穷大系统进行仿真研究。仿真结果表明，所设计的控制方式能有效地提高系统的动态稳定性和暂态稳定性。［关键词］交流励磁发电机；非线性控制；最优励磁控制［中图分类号］%&"!［文献标识码

2、］’［文章编号］(###)"*+"（,##-）#,)##!()#.!"#$%#&’()*+%,’$-./%+’+%"#0"#+("$"1234/’012，3452)6278，&’9:;<78)=2>78，/’0?@A7（:>BB<8<>CDB78472KCNE2<7EB>8M，/I;A7!"##$!，:;27A）256+(’/+：0>7B277E>7FG>BB727QIF)LFAF

3、>7F;<>GM2LQG>Q>L7FG>BBAS27C6F;Q>LO2LIL7LMLF<6>CALM7E;G>)72J7>IL8<7G（’N?）。’7OF;7>CF;2L6OPAL7L278B<6AE;27<27C272FKOEA726QG>K

4、MLF<6OM7A62ELFA)P2B2FMA7OF;72J7>IL8<7G；7>7B277FG>B；>QF26AB<=E2FAF2>7E>7FG>B;引言<交流励磁发电机非线性最优控制交流励磁发电机结构与一般的同步发电机有一定的<#;交流励磁发电机数学模型差别，其定子和同步电机的定子完全一样，转子却采用三假设交流励磁发电机的转子结构对称，极对数为相或两相交流绕组方式励磁。当电机定子旋转磁场的角(

5、。参照文献［.］中同步电机数学模型的推导过程，则频率为!!，转子以!的角速度旋转时，转子绕组则外加交流励磁发电机定子和转子回路的电流、电压和磁链角频率为!"U!!V!的交流励磁电流。在励磁调节时，的基本方程通过派克变换，可以得到基于$V%轴的一般的同步发电机只能调节励磁电压的幅值，而交流励发电机标么值基本方程式［-］：磁发电机可调量有电压的幅值、频率和相位。&$!’("$!)"!*$!)!!"%!（(）通过对发电机励磁施加适当的控制，可以改善电力&%!’("%!)"!*%!+!!"$!（,）系统在大小扰动下的稳定性［(］。国内的

6、学者在交流励磁&$"’("$"+""*$")!"%"（"）方面做了不少工作［,，"，!］，但是研究侧重于电机本身的控&%"’("%"+""*%"+!"$"（!）制。对交流励磁发电机在电力系统中运行的励磁控制，"$!’),!*$!+,-*$"（-）国内目前研究较少。本文针对交流励磁发电机为多输入"%!’),!*%!+,-*%"（.）多输出的非线性系统的特点，使用精确反馈线性化的方法，推导设计了交流励磁发电机的非线性最优励磁控制"$"’),-*$!+,"*$"（$）规律。通过对单机无穷大系统的仿真表明，该控制规律"%"’),-*%!

7、+,"*%"（+）能有效地提高系统的动态稳定性和暂态稳定性。式中：&$!、&%!、*$!、*%!、"$!、"%!分别为定子等效$+,交流励磁发电机的非线性最优励磁控制,##$/0,!!轴电压、电流和磁链；"#$、"!$、%#$、%!$、!#$、!!$分别的变量意义没有变化。为转子等效#!!轴电压、电流和磁链；&’、&$、&(分别为定子、转子自感和互感；$’、$$分别为定子、转子绕组的相电阻。"’、"$分别为定子、转子电流的角频率。忽略定子电阻，不考虑定子电磁暂态过程，即取图)单机无穷大系统模型)!#’")!!’"#。由（$）、（

8、%）消去%#$，由（&）、（’）消去%!$，可得：因此可以建立交流励磁发电机的单机无穷大系统*#’+*,#’-（&’.&,’）%!’（(）的状态方程：*!’+*,!’-（&’.&,’）%#’（)#）-#ì+"-"$."’&(ï-/其中*#’"&(%!$，*!’"