基于微分几何法的改进型非线性励磁控制的分析

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1、·目录5.1目标全息反馈.............................................39 5.2基于目标全息反馈和ESO的励磁控制器设计..................40 5.3仿真结果与分析...........................................41 5.4本章小结.................................................43 第6章结论与展望..........................................

2、...44 6.1结论....................................................44 6.2展望....................................................44 参考文献......................................................46 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果..........................50 致谢.................................

3、.......................51V···华北电力大学硕士学位论文第1章绪论1.1课题的背景和意义电力是国民经济的命脉，随着社会经济的快速发展，电力工业也得到了飞速发展。一方面，电网系统在向更加完善的方向前进，电压等级和其它方面的技术在逐渐提高；另一方面，电力系统的规模日益扩大和结构日益复杂，导致其运行的稳定性问题越来越突出。如果电力系统运行的稳定性遭到破坏，就可能造成一个或者多个区域停电，使它们陷入瘫痪和混乱，对人们的生活和国民经济造成重大损失。比较大型的停电事故如：1965年11月9日，美国纽约、宾夕法尼亚北部、

4、罗德岛等州和加拿大的安大略省的停电事故，损失了20000兆瓦负荷，受影响人数为3千万；2003年8月14日，美国东北部和加拿大的安大略省等地区发生大面积停电，至少有21座电厂停运，损失负荷61800兆瓦，受影响人数约5千万，停电持续时间为29小时，美国的损失估计在100亿美元左右，这是北美有史以来最大规模的停电事故；2005年5月23日，俄罗斯的莫斯科市和其附近25个城市发生大面积停电事故，约4百万人的生活和工作受到影响，直接损失负荷3539.5兆瓦，造成了15至20亿美元的损失；2012年7月30日，以首都新德里为首的印度北部9个

5、邦发生大面积停电事故，受影响人数约3.7亿，这是印度11年来最严重的停电事故等。从这些事故中可以看出，保证电力系统的稳定性是非常重要的。因此，改善和提高电力系统运行的稳定性是一项迫切而且艰巨的任务。改善和提高电力系统稳定运行有许多方法，如提高输电线路的电压等级，采用快速和可靠的继电保护装置，采用串联电容器，采用电气制动装置，采用快速励磁等。由于发电机励磁控制是改善和提高电力系统稳定性的一项重要而且经济的措施,在研究电力系统稳定性问题时,励磁控制受到人们的广泛关注。发电机励磁控制不仅能提高电力系统静态稳定性和暂态稳定性,抑制系统低频振

6、荡，而且在效益投资比和易于实现方面，也具有明显优势。众所周知，电力系统是强非线性系统。长期以来，发电机组采用的励磁控制器都是将电力系统非线性状态方程在特定运行方式下进行近似线性化来设计的，当实际状态偏离特定状态较远时，这种近似线性化的数学模型并不能十分准确地表述实际的控制系统[1]。以微分几何为代表的精确反馈线性化方法，从理论上较好地解决了非线性控制系统的大范围线性化问题，采用该方法设计的1···华北电力大学硕士学位论文非线性励磁控制器在大干扰稳定方面比线性控制方法要好。并且，随着非线性控制理论和技术的发展，现代电力系统和其他非线性

7、系统的控制技术可能需要加以改进和提高。控制理论及其应用的发展经历了由单变量到多变量和由线性到非线性的过程。综上所述，对电力系统非线性励磁控制问题展开深入研究，具有非常重要的理论和现实意义。1.1励磁控制系统的发展和研究现状励磁系统[2]是由励磁控制部分、同步发电机和检测信息组成的反馈控制系统。励磁控制部分是由励磁功率单元和励磁调节器组成，励磁功率单元的作用是向同步发电机转子提供励磁电流，励磁调节器的作用是根据从发电机端接收到的反馈信息和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出；而且，整个励磁系统静态和动态特性主要取决于励磁调节器。当前，

8、对励磁功率单元和励磁调节器的改进是励磁控制的研究重点[3]。励磁系统主要有以下几个方面的作用[4]：第一，维持发电机端电压。维持发电机端电压是励磁系统最基本和最主要的作用。当发电机正常运行时，在励磁系统的作用下，发电机端电压维持在给定