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1、西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechnology(2004)Vol.20No.3263 文章编号:100624710(2004)0320263205改进非线性励磁控制系统的电压调节精度张江滨,梁朝,焦尚彬(西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048)摘要:将PID调节输出和NEC非线性控制输出进行综合,提出一种新型同步发电机励磁控制器——PID+NEC非线性励磁控制器。仿真结果表明,该励磁控制系统同时具有较高系统稳定性和电压调节精度,并且动态过程响应快,能更好
2、地适应生产实际的需要。关键词:PID电压调节;非线性励磁控制(NEC);功角稳定性中图分类号:TP301.4 文献标识码:AImprovementofRegulatedVoltage'sPrecisionunderNonlinearExcitationControlZHANGJiang2bin,LIANGZhao,JIAOShang2bin(Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an710048,China)Abstract:Anewtypeofsynchronousgenerator
3、excitationregulator——PID+NECnon2linearexcitationcontrollorisadvancedviaintegratingPIDregulationoutputandNECnon2linearexcitationcontroloutputinthispaper.Thesimulationresultsshow:theexcitationcontrollingsystemhasthehighstabilityandvoltageregulationprecision,fas
4、tdynamicpro2cessresponseandbetteradaptabilitytopracticalproduction.Keywords:PIDvoltageregulation;nonlinearexcitationcontrol;stabilizationofpoweran2gle作为改善电力系统的稳定性和动态品质的重要措施,同步发电机励磁控制一直是电力工程界研究的热点课题。励磁控制从最初的偏差P调节和PID调节,发展到PID+PSS、LOEC(线性最优励磁控制)、NEC(非线性最优励磁控制)以
5、及智能控制等几个阶段。智能控制由于其缺乏充分的理论依据,故在生产实际中还不能进行推广应用;PID调节是目前过程控制领域应用最广泛、最成熟的控制策略,具有结构简单可靠、易实现特点,因而在发电机励磁控制中也普遍采用PID调节。由于控制回路中设置有积分环节(I),可实现静态无差控制,机端电压控制精度高;PID+PSS在保证电压调节精度的基础上增加了系统阻尼,改善了在并网情况下系统的稳定性;而基于微分几何理论和大范围直接反馈线性化理论设计的NEC控制器是在LOEC控制器基础上发展起来的,可以显著提高电力系统的静态稳定性和
6、暂态稳定性,但非线性励磁控制器是以发电机功角偏差($D)为控制目标,所以当机械功率出现扰动时,就会出现机端电压偏移问题,其原因是NEC仅仅从提高系统稳定性出发,使得系统在经历一个暂态过程之后只能通过稳定其他参量而保证电压的稳定,但无法保证电压的调节精度。本文主要针对这一问题,结合这两种控制方式提出了一种既能保证系统具有较高的功角稳定性,又能保证电压调节精度的励磁控制方法。1PID励磁控制PID调节器是一种线性控制器,能在一个相对大的范围里对机端电压进行快速准确的控制,它根收稿日期:2003211213作者简介:张
7、江滨(19622),男,陕西泾阳县人,西安理工大学副教授,研究方向为水利电力自动化。264 西安理工大学学报(2004)第20卷第3期 据给定值与实际输出值构成控制偏差,将偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量,对被控对象进行控制,结合励磁控制系统,PID励磁控制传递函数为:d($Vt)Vf=Kp$Vt+K∫I$Vtdt+KD(1)dt式中$Vt=Vref-Vt(t)。在PID调节器各校正环节中,比例环节能及时反映控制系统的偏差信号,偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用以减少偏差,其作用在
8、于加快系统的响应速度;积分环节主要用于消除静差,提高系统的无差度;微分环节能反映偏差信号的变化趋势(变化速率),并能在偏差信号变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度,缩短调节时间。为了改善电力系统的动态品质与小干扰稳定性,PID+PSS励磁控制方式在励磁调节器中除了用$Vt作为反馈量外再引入一附加镇定参量,通过增加附加参量的反馈环节以达到
