同步电机励磁系统控制器研究

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1、同步电机励磁系统控制器研宄1同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统是指由同步发电机和励磁系统一起组成的同步发电机励磁控制系统。我们认识到电力系统是一个大系统，它具有一强非线性，二多维，三动态的特征。要提高它的稳定运行有许多方法，如从结构方面入手改善输电网、从汽轮机入手解决快关技术、从发电机和变压器入手解决电抗大的问题或是采用更好的快速励磁。大量的实践证明，对发电机组进行励磁控制不管从效益投资比还是从易于实现的角度來看，都是最好的方法。2同步发电机励磁系统控制要解决的主要问题电力系统的复杂性及其规模上的越来越庞大,要想确保其稳定运行那将是一个非常复杂的工程

2、。川控制理论的角度來看，它的运行过程是高维数、高阶、多变量的，即是在不断变化的环境中运行。因此该系统的数学模型就不得不进行相应合理地进行简化调整，同时还得精准，这样才能定性的同时实现定S:的分析和计算，才能很好地确保整个电源系统的安全稳定运行。然而要做到这一点，创建系统屮的各个元件的数学模型就成为了基点。从电力系统的动态行为来讲，它是高度非线性的系统，当该系统中包含的设备的各种特性不同也会对其造成影响。所以只有从不同方面对其进行观察，而不仅仅当作是一个单一方面的问题。电力系统是一个大系统，它具有一强非线性，二多维，三动态的特征.励磁控制系统性能的优劣又

3、是直接影响发电机的可靠性和稳定性，还是衡M电力系统的重要技术指标，《性能的励磁控制系统就能为电网输送高质量的电能。励磁控制系统应能根据系统运行情况进行自动调整参数、快速响应的励磁调节控制系统。同步发电机的励磁控制系统对于电力系统的作用不仅仅是更好的维持电力系统的正常运行，更重要的是在电力系统的出现事故的时候也能更好的运行。所以该系统的优劣直接影响到发电机是否能可能运行，是否能提供稳定的电能，也是衡:W:电力系统质的重要技术指标。从同步发电机的励磁控制系统对于电力系统运行的作用角度山发，可以得出它需要完成以下几个任务：1、输山恒定的电压，2、对发电机组之

4、间的无功功率进行分配3、增强同步发电机在进行并联运行过程中的稳定性。3几种解决方案1线性单变量励磁控制方法线性单变量励磁控制方法由上个世纪50年代从古典控制理论发展而来,是一种用传递函数对控制系统进行数学描述的方法，主要用于研宂单输入、单输出且成线性定常的控制对象。而这种发电机多采用直流励磁机励磁方式，使用了按发电机端电压偏差的励磁控制方法。该方法算法简单且可靠，物理意义又明确，调整又方便，在实践中得到了广泛应用有着丰富的实践经验。在出现故障后能抑制电压的波动，提高发电机电压的稳定性；并且在一定程度上可以补偿励磁电流的滞后。由于是线性单变量的所以适用范

5、围W能是单变量的线性定常系统，对于非线性，时变、耦合及参数和结构不确定的杂对象都力所不能及，且无法同时改善在功率、发电机转速因素方面的性能要求。2线性多变量励磁控制方法针对线性单变量励磁控制方法的不足，外加在精度、稳定性方面的矛盾，人工肌尼的不足的问题，提出了线性多变:U1:的励磁控制方法，该方法包括多种，如强力式、PID+PSS方法和线性最优等。这些方法有一定的改进作用，但是不足之处都是只适用于理想状态下的系统3非线性多变量励磁控制方法现实中大部分的电力系统并不是理想的近似线性化的数学模型，而是非线性，且同时具有时变性、大维数动态特点的控制对象，因此

6、上述线性多变量励磁校制方法只能对特定的系统起作用，对大部分的电力系统如采用上述方法的话，会存在较大的偏差，控制效果也不理想，加入非线性因素，才提出来非线性多变:W:励磁控制方式。该方式根裾不同特性乂有不同的方式，如魯棒性的、变结构的、自适应的等。它们各自都有自己的优缺点，都能在一定程度上和某一特定环境下起到作川，在面对电力系统的强非线性、时变性和某些不确定因素下建立精确的模型很困难，包拈基于状态方程的各种线性和非线性控制理论也难以把这些因素考虑进去。4智能励磁控制方法以上的方法都需要较为精确的数学模型，而智能控制方法并不依赖对象模型，因此在研究具有不精

7、确和不确定性的电力系统或者更为复杂的对象时，能够专注于方法的探宄，而无需更多时间在对模型的建立上。智能控制方法在针对励磁系统中非线性，并行计算，自适应，向学习，向组织等方而的控制能力目前己经得到了充分的肯定，特别是其在处理系统稳定过程屮可处理性、鲁棒性方面的控制。而目前运用到励磁控制屮的智能控制方法理论也有很多；比如：模糊励磁控制理论、神经网络励磁控制理论、支持向量机励磁控制理论、专家励磁控制理论、迭代学W励磁控制理论、基于遗传算法的励磁控制理论、模糊神经励磁控制理论等如果能将智能控制与模糊理论知识，优化理论知识相结合，就能创造出更适合非线性的励磁控制

8、系统的控制方法。4小结同步发电机励磁控制系统需要面对电网非线性，多维，动态等性质。传统方法在研