带电压反馈的非线性最优励磁控制器设计.pdf

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1、第38卷第l4期电力系统保护与控制、，0l_38NO．142010年7月l6日PowerSystemProtectionandControiJu1．16．2010带电压反馈的非线性最优励磁控制器设计杨伟，李仁东【南京理工大学动力S-程学院，江苏南京210094)摘要：传统非线性控制器对系统暂态时的角频率和功角的稳定具有显著效果，但对机端电压的控制却并不理想。为解决这一问题，将状态反馈精确线性化理论和最优控制理论相结合设计了一种非线性最优励磁控制器，并在控制中引入电压反馈，即将具有良好机端电压控制效果的基于电压偏差的PIn控制和非线性最优控制相

2、结合设计了一种新型励磁控制器。通过使用Matlab对算例进行仿真，验证了该控制器在小扰动和大扰动情况下不仅能够保证角频率、功角的稳定，还能很好地稳定机端电压，明显改善了传统控制器在机端电压控制方面的缺陷。关键词：精确线性化；最优控制；励磁控制；电压反馈；Mat1abDesignofnonlinearoptimalexcitationcontrollerwithvoltagefeedbackYANGWei，LIRen—dong(CollegeofPowerEnigneering，NanjingUniversityofTechnology,Nan

3、jing210094，China)Abstract：TraditionalnonlinearcontrolleriSgoodatthecontrolofangularfrequencyandloadangle．butweakatthecontrolofterminalvoltage．Tosolvethisproblem．anon—linearoptimalexcitationcontrollerbasedonexactfeedbacklinearizationandoptimalcontroltheoryiSdesigned．Inthisde

4、signterminalvoltageiSintroducedasafeedback．Becauseofthein~oductionofterminalvoltagefeedback，thecontrollercallstabilizetheterminalvoltageeffectively．TheapplicationtoanexamplesystemusingMatlabverifiesthatinasmalldisturbanceandlargedisturbancecasesthiscontrollercannotonlyensur

5、ethestabilityofangularfrequencyandloadangle，butalsoCanefectivelystabilizethetermina1voltage．whichremarkablyimprovesthedeficienciesinthecontrolofterminaIvoltageofthetraditionalexcitationcontro1．Keywords：exactfeedbacklinearization；optimalcontrol；excitationcontrol；voltagefeedb

6、ack；Matlab中图分类号：TM76文献标识码：A文章编号：1674．3415(2010)14一Ol10—05果【8]，因而将基于机端电压偏差的PID控制和非线0引言性励磁控制相结合可以达到在电力系统稳态和暂态发电机励磁控制除维持机端电压恒定和保证并时对发电机功角、频率和机端电压的良好控制效果。联运行的机组间无功功率合理分配外，也是改善和1励磁控制的基本理论提高电力系统稳定的最经济、有效的技术手段之一【JJ1．1状态反馈精确线性化。针对发电机励磁控制系统的强非线性特点，通常采用的方法是对其进行线性化处理。近年来，由于电力系统是强非线性系统

7、，如果采用在一随着非线性控制理论的迅速发展，较好地解决了非点处近似线性化的数学模型，按线性系统进行设计线性控制系统的大范围线性化问题。运用非线性理的控制规律，在远离近似线性化所选的状态点处，论设计的励磁控制器在改进大干扰稳定方面比线性对系统的控制可能达不到理想的效果。如果能够在控制方法优越uJ。～定条件下，将一个仿射非线性系统进行精确线性大量的研究结果表明非线性励磁控制在电力系化[10-131，那么这个状态反馈可保证控制系统的稳定统受到小扰动和大扰动时，具有突出的提高系统功性，并且能有较好的动态品质。角和频率稳定的能力L5—1，但由于其控制量

8、中没有机当发电机励磁为快速可控硅励磁方式时，发电端电压项，所以在机端电压控制方面效果并不是很机励磁控制系统可以用以下非线性微分方程描述：理想【。而PID控制对机端电