发电机非线性最优协调控制研究

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1、第40卷第6期华北电力大学学报Vo1．40．No．62013年11月JournalofNoahChinaElectricPowerUniversityNOV．。2013doi：10．3969／j．ISSN．1007—2691．2013．06．10发电机非线性最优协调控制研究林丽君，白阳振，刘彦华(1．浙江省电力设计院，浙江杭州310012；2．中国联合工程公司，浙江杭州310022；3．华北电力大学控制与计算机工程学院，河北保定071003)摘要：励磁控制系统有利于提高输电系统的微动态稳定性及改善动态品质，但效果受限于强行励磁顶值倍数与励磁电流上升速度。研究表明，快速汽

2、门调速控制能够克服励磁控制的不足。针对汽轮发电机组多输入多输出非线性控制系统提出了发电机励磁与汽门协调非线性最优控制器，其将非线性控制系统的全部控制目标转换到线性空间中，在性能指标中约束全部控制目标，因而推导的控制律包含所有控制目标的反馈信息。仿真结果表明：在该控制律的作用下发电机具有良好的电压与汽门调节特性，能够大幅度提高系统静态稳定性，改善系统的动态响应，有效抑制低频振荡，具有良好的抗干扰性。关键词：励磁控制；汽门控制；非线性最优；协调控制中图分类号：TM762文献标识码：A文章编号：1007—2691(2013)06—0057—06Nonlinearoptimal

3、coordinationcontrollerforgeneratorunitLINLi．jun。，BAIYang-zhen，LIUran—hua(1．ZhejiangElectricPowerDesignInstitute，Hangzhou310012，China；2．ChinaUnitedEngineeringCorporation，Hangzhou310022，China；3．SchoolofControlandComputerEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abst

4、ract：Excitationcontrolsystemhasasignificanteffectforimprovingthemicro—dynamicstabilityanddynamicsta—bilityoftransmissionsystem，butitislimitedbyrisevelocityofexcitationcurrentandtopvaluemuhipleofexcitationforce．Studieshaveshownthatfastvalvecontrolcanovercomethesho~ageofexcitationcontro1．I

5、nthispaper，anon—linearoptimalcoordinationcontrollerofexcitationcontrolandvalveisproposedformultiple-inputturbo-generatorsys·tern．Accordingtothedesignscheme，allcontroltargetsofthenonlinearcontrolsystemaretransformedintothelinearspace，andpunishedbytheperformanceindex．Thusitincludesthefeedb

6、ackinformationofallcontroltargets．Simula-tionresultsshowthatthereisperfectharmonybetweenvoltagegeneratorandvalveadjustmentfeaturesthathastheabil·itytoimprovethesystemstaticstabilitygreatly，furthertoimprovethedynamicresponseofthesystem，suppressinglow—frequencyoscillationseffectively．Keywo

7、rds：excitationcontrol；valvecontrol；nonlinearoptimal；coordinationcontrol以功角和有功功率为控制目标，以保证功角的稳0引言定性和汽门的调节精度。文献[4—6]从电压调节精度和功角稳定性出发，将机端电压和功角作为近年来，发电机的励磁与汽门协调控制作为控制目标。文献[12]选取非线性变换的输出函数提高电力系统稳定性的重要手段，国内外众多学为多状态量的线性组合，以实现系统的动、静态性者对其进行了大量研究卜¨。其中，基于非线性能的协调控制。本文基于微分几何的非线性最优控制理论的协