发电机励磁系统的参数辨识与等效建模课件.ppt

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1、马骙军2010.1.**发电机励磁系统的参数辨识与等效建模2021/10/71河海大学能源与电气学院孙黎霞实验室一、选题背景与意义发电机励磁系统作为同步发电机的重要组成部分，具有控制电压，控制无功功率分配，提高发电机并联运行的稳定性和改善电力系统运行特性的能力。目前IEEE等国际组织已经提出了多种标准化的励磁系统模型以供选择，一些常用的电力系统仿真软件（如PSASP、PSS/E、BPA等）也都给出了不同的励磁系统数学模型，但由于缺少实测参数，在计算中只能查用厂家数据或手册中的典型数据，或者不得已而采用

2、Eq’恒定模型，这样就造成计算结果粗糙，严重影响了计算结果的准确性和可信度。因此，结合发电机励磁系统的特点，开展励磁系统参数辨识的研究非常有必要。通过辨识得到的励磁系统准确参数有助于预测系统性能，监测系统状态，从而提高系统的安全性和稳定性。2021/10/7河海大学能源与电气学院孙黎霞实验室2二、国内外研究现状最初主要针对线性励磁系统，方法主要有经典辨识法和现代辨识法。经典辨识法主要有相关辨识法和频域FFT法。现代辨识法则包括最小二乘估计法、极大似然法和卡尔曼滤波法。以上方法都是针对线性系统，而励磁系

3、统为非线性系统，因此有学者将智能算法引入到励磁系统辨识中。其中应用较广的有遗传算法、进化策略法、模拟淬火法等。智能算法的引进，解决了传统算法不能很好辨识励磁系统非线性部分的缺点。2021/10/7河海大学能源与电气学院孙黎霞实验室3三、研究思路与方法在上述国内外研究的基础上，本文在对辨识理论、励磁系统数学模型和遗传算法基本理论深入研究的基础之上，针对标准遗传算法收敛速度慢、易早熟等缺陷，结合混沌算法和励磁系统数学模型的特点对标准遗传算法进行了改进，提高了算法运算性能。2021/10/7河海大学能源与电

4、气学院孙黎霞实验室43.1系统辨识理论系统辨识(SystemIdentification)是现代控制理论的一个分支，简言之，即为“动态建模”，即利用被控制系统的输入、输出数据，经计算机数据处理后，估计出系统的数学模型。2021/10/7河海大学能源与电气学院孙黎霞实验室53.1.1系统辨识的定义系统辨识定义：定义一(Zadeh1962)——辨识是指在输入输出数据的基础上，从给定的一组模型中确定一个与所测系统等价的模型。定义二(L.Ljung1978)——辨识即是按规定准则在一类模型中选择一个与数据拟合

5、得最好的模型。2021/10/7河海大学能源与电气学院孙黎霞实验室图3.1系统辨识原理图63.1.2辨识的内容和步骤（一）系统辨识是一门理论结合实际，理论性和应用性都很强的学科，内容分为三个方面：系统辨识原理和方法。试验设计及测试。辨识应用。在处理一个辨识课题前，首先必须明确模型应用的具体对象，因为这将决定模型的类型、精度和辨识方法。在根据辨识的目的选定数学模型及辨识方法后，即可进入具体辨识过程的设计。2021/10/7河海大学能源与电气学院孙黎霞实验室73.1.2辨识的内容和步骤（二）图3.2辨识过

6、程框图2021/10/78河海大学能源与电气学院孙黎霞实验室3.2励磁系统数学模型（一）发电机励磁系统具有控制电压，控制无功功率的分配，提高同步发电机并联运行的稳定性，和改善电力系统运行特性的能力。励磁系统主要由主励磁系统和调节系统两个基本部分组成，主励磁系统可分为直流励磁系统、交流励磁系统和静止励磁系统三大类，调节系统包括常规的励磁调节器(AVR)及目前系统中已逐步采用的电力系统稳定器(PSS)等。整个励磁系统是由主励磁系统、调节系统和发电机构成的一个反馈控制系统。2021/10/7河海大学能源与电

7、气学院孙黎霞实验室93.2励磁系统数学模型（二）图3.3中各量的含义为：Ut——发电机机端电压；It——发电机定子电流；Uc——补偿及调差环节输出电压；Efd——励磁机输出电压；UR——调节器输出电压；US——系统稳定器输入控制量；UP——系统稳定器输出控制量；Uf——励磁稳定器输出控制量；Ifd——发电机励磁电流；Uref——调节系统参考电压；Ue——调节系统偏差电压。图3.3发电机励磁系统调节原理框图2021/10/710河海大学能源与电气学院孙黎霞实验室3.2.1励磁调节器（AVR）数学模型（一

8、）目前，我国电力系统中应用的励磁调节器基本上有三种类型：电磁型的电压校正器、相位复式励磁调节器及晶体管型可控硅励磁调节器。前两种已属淘汰之列，在此主要介绍可控硅励磁调节器的数学模型。可控硅励磁调节器由量测补偿调差、综合放大、移相触发、可控硅输出及转子电压软反馈等单元组成。2021/10/7河海大学能源与电气学院孙黎霞实验室113.2.1励磁调节器（AVR）数学模型（二）2021/10/7河海大学能源与电气学院孙黎霞实验室图3.4可控硅励磁调节器原理框图图