基于非线性理论的同步发电机励磁控制研究

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1、硕士学位论文摘要在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制对整个系统的特性起着重要的作用，性能优良的励磁控制系统能够有效地保证电压的质量，提高电力系统运行的稳定性，与其它为提高电力系统的稳定性而采取的措施相比，励磁控制具有投资少、易于实现等特点。本文首先介绍了同步发电机励磁方式的发展和励磁控制器的发展，然后深入讨论了单机一无穷大母线输电系统模型结构及电力系统稳定性问题，详尽分析了中科院韩京清教授提出的以非线性跟踪一微分器和非线性PID组合为基本单元组成非线性PID调节器的基本思想，以及利用混沌变量的随机性、

2、遍历性和规律性特点进行参数混沌优化的基本理论。在上述基础上，本文设计了一个具有机端电压反馈和转速偏差反馈的双环非线性PID控制器。并利用混沌优化的思想来整定非线性PID励磁控制器的调节参数。Matlab仿真结果表明：该控制器与常规PID，LOEC励磁控制方式相比，提高了发电机机端电压的控制精度，改善了电压的调节品质，有效地改善了系统的静态和暂态稳定性，而且增强了控制系统的鲁棒性，取得了良好的控制效果。最后，本文针对湖南紫光测控有限公司的开发要求，设计了一套应用于中小型水电站的微机励磁调节器。文章从单片机最

3、小系统、输入输出通道、人机接口、触发脉冲形成与放大等几个方面详细地论述了该基于16位单片机的励磁控制器的硬件设计以及主要实时软件的结构、流程和实现方法。并且对硬件和软件的抗干扰措施做了详细分析。初步测试结果表明，这种微机励磁调节器结构简单可靠、使用维护方便、控制灵活，但是还有待通过现场实验进一步测试其调节性能。在本文中，笔者将非线性PID控制规律应用到同步发电机的励磁控制中，并将混沌优化方法引入其参数整定过程，有效解决了非线性PID控制器参数整定的困难，为同步发电机的励磁控制提出了一种新的思路。据此研制的

4、微机励磁调节器性能良好，成本低，适用于很多中小型电站控制，具有良好的经济社会效益。关键词：同步发电机；励磁控制；非线性P』D；混沌优化；单片机基于非线性理论的同步发电机励磁控制研究ABSTRACTTheexcitationofsynchronousgeneratorplaysanimportantroleinpowersystem．Agooddesignexcitationcanmaintainvoltageeffectively，andimprovethestabilityofsystem．Compar

5、etoothermeasurefocusonimprovestabilityofpowersystem，excitationismoreinexpensiveandmoreeasilytocarryout．Firstly．thepaperintroducesthedevelopingtendencyofexcitationottheexcitationmeansandtheexcitationcontroller．Themathematicsmodelsofsinglegenerator—infinity

6、straptransmitelectricitysystemandsomethingaboutthestabilityofpowersystemalsolucubratedinthispaper．Secondly，thepaperstudiesthebasicideasofnonlinearPIDcontroller(NPID)，composedofthenonlineartracking-differentiator(TD)andnonlinearcombination，whichisadvancedb

7、yprofessorHaninChineseAcademyofSciences．Thetheoryofchaosoptimizationofparameters，whichusingthechaosvariables’propertyofstochastic，ergodicandregular，alsoanalyzedinthispaper·Basedonforenamedknowledge，thepaperdesignsadouble—loopNPIDexcitationcontroller，which

8、hasparallelfeedbackofvoltageanderrorofrotate—speed．Byusingchaosoptimizationalgorithm，thepapertunestheparametersofNPIDexcitationcontroller．ComparedwithPIDandLOECmethods，ithasgoodrobusttodisturbancesofpowersystem，itCa