基于Lyapunov函数的非线性励磁控制器设计

针对单机无穷大电力系统,将Lyapunov(李亚普诺夫)稳定性理论应用于电力系统的非线性励磁控制,提出了一种实用的发电机非线性优化鲁棒励磁控制律.仿真结果表明,设计的励磁控制器不仅可提高系统的鲁棒性,抑制干扰对系统的影响,而且提高了励磁控制系统的反应速度,改善了电力系统的动态性能.     

电力系统稳定器用于快速励磁系统和常规励磁系统的特性分析

一、前言电力系统稳定器(简称 PSS)是一种通过发电机励磁调节来提高系统阻尼,抑制弱联系电力系统的低频振荡和提高电力系统稳定性的附加励磁控制装置。自六十年代中期以来,国外就一直在对它进行大力的研究和发展,现在已获得了成功的应用。近年来,国内也正在积极研究和推广使用这种装置。由于我国采用的     

双轴励磁发电机功率跟踪励磁控制系统研究

采用传统双通道励磁控制系统的双轴励磁发电机(简称为双励机)动态过程时间长,振荡幅值大,不利于电力系统的稳定运行。为此,在双励机的功率反馈环节增加不完全微分控制,提出了一种具有功率跟踪功能的励磁控制系统。对双励机动态过程中的有功功率、无功功率和励磁电流差值进行不完全微分,进而判断功率的变化趋势,调节d、q轴励磁电流的比例以改变励磁磁动势的方向,进而抑制功率的振荡,最终达到增加系统阻尼的作用。以转矩扰动和无功扰动为例,对比研究了功率跟踪励磁控制系统与双通道励磁控制系统对双励机动态过程振荡幅值和振荡时间的影响,结果表明,采用功率跟踪励磁控制系统可大幅减小系统的振荡幅值和振荡时间,有效提高系统的阻尼,为电力系统的稳定运行提供有力支撑。     

提高常规励磁系统反应速度的措施

采用优良特性的励磁控制系统是提高电力系统稳定性的经济而有效的措施。具有高顶值倍数的快速励磁系统对提高电力系统在大干扰作用下的暂态稳定是有效的,并且已经是改善电力系统稳定性的基本措施之一。 目前我国已投入运行的10万千瓦以上的发电机仍以常规励磁系统(交流励磁机二极管整流或直流励磁机)为主,励磁机本身的时间常数很大,某些直流励磁机的时间常数高达1～3     

采用可控硅励磁系统 改善电力系统稳定性

在电力系统中,通常利用发电机励磁控制作为电力系统稳定措施的一种手段。特别是自并激可控硅励磁方式,在经济和提高稳定效果方面受到了重视。 日本电力公司的大容量汽轮发电机也采用了这种励磁方式,并开始运行。通过设计、调整、试验得到以下技术成果: (1)模拟试验结果与实际现象相符合;     

同步发电机励磁对稳定性影响的研究

本文采用了典型的发电机及其励磁系统数学模型,介绍励磁系统的基本原理和主要任务,分析了同步发电机励磁对电力系统稳定性的影响,在Matlab的Simulink环境下设计了基于机端电压的励磁调节器,在电力系统模块(PSB)下将其用于单机无穷大系统三相短路故障试验,在仿真中对励磁系统作了不同的设定,即应用不同控制结构的电力系统稳定器(PSS),实现对同步发电机励磁的调节.     

阻尼线性最优励磁控制器的设计与仿真分析

为了进一步改善传统线性最优励磁控制中的动态性能和调节精度,保证电力系统运行的稳定性,本文设计了一种新的阻尼线性最优励磁控制器(DLOEC)。传统的线性最优励磁控制器(LOEC)状态方程使用Q矩阵表示,而DLOEC基于无阻尼机械振荡频率的不变性,为控制系统提供了给定的衰减系数,从而提高了控制器的动态性能。经过Matlab仿真,结果表明:与常规的电力系统稳定性控制能力相比,本文设计的DLOEC能够有效提高电力系统稳定性,同时具有良好的动态响应速度和阻尼特性。     

无刷励磁同步风力发电机励磁系统设计

提出了无刷励磁同步风力发电机励磁系统设计方案,主励磁机发出交流电,经过旋转整流器供给风力发电机励磁,只需跟随风速变化,控制主励磁机的励磁即可控制同步发电机的励磁,使得输出电压恒定,在额定风速以下,获得最大风能利用系数.设计了基于可编程逻辑控制器(PLC)的发电机无刷励磁调节系统,应用改进的PID控制算法,外加电力系统稳定器(PSS)附加调节器.该系统具有可靠性高、抗干扰能力强、硬件简单和系统可扩展性强的特点.     

基于IGBT的交流励磁发电技术

论述了交流励磁发电技术原理,以及基于绝缘栅双极晶闸管(IGBT)的双宽频调制(PWM)变频器的设计,交流励磁系统对发电机有功和无功的独立调节能力,将显著提高电力系统的静态和暂态稳定性。随着电力电子技术的迅速发展,交流励磁技术必将广泛地应用于风电、小水电、抽水蓄能等变速发电领域。     

全过程励磁控制对电力系统暂态稳定性的影响

为了充分挖掘励磁系统在提高电力系统暂态稳定性方面的潜力,文中研究和改进了暂态过程五阶段励磁控制策略,基于电力系统分析综合程序(PSASP)建立了全过程励磁控制模型,并将其应用到实际大规模电力系统中的多台发电机上。对四川电网及晋豫鄂特高压联络线近端不同故障情况下的仿真分析表明,全过程励磁控制能很好地降低故障后功角第1摆的摆幅,稳定电网电压水平,并由此对整个故障恢复过程起到积极作用,有效地提升电力系统的暂态稳定性。     

发电机励磁与TCSC的非线性协调控制

针对电力系统的稳定性问题,设计了发电机励磁系统与可控串联补偿TCSC(thysistor controlled series compensation)装置的协调控制器。该方法从发电机励磁系统与TCSC模型出发,建立了含TCSC的单机无穷大系统的四阶非线性状态空间模型,利用非线性系统的微分几何理论,将其非线性模型精确线性化。在线性化模型的基础上,考虑电力系统运行参数的不确定性,采用滑模控制理论对发电机励磁系统与TCSC进行协调控制,通过指数趋近律和准滑动模态方法,最终获得了整个系统的滑模协调控制规律。单机无穷大电力系统仿真结果表明,所设计的协调控制方法对电力系统的扰动具有良好的适应性和鲁棒性,提高了电力系统的稳定性。     

EX2000励磁系统国产化改造及应用

叙述了9E燃机EX2000励磁系统国产化改造项目背景和主要工作内容,通过试验研究破解9E燃机励磁系统的控制策略,成功地用国产RCS-9400微机型励磁调节器替代进口EX2000励磁调节器,并完成了励磁系统模型参数测辨和电力系统稳定器(PSS)整定试验,建立了可反映强励、限幅、PID和电力系统稳定器特性的RCS-9400励磁系统详细模型。     

同步发电机光控励磁系统的研究

提出一种新型同步发电机无刷励磁控制系统一光控励磁系统。它是在普通无刷励磁控制系统中用可控器件(SCR或IGBT)取代不可控的二极管，并通过光电耦合，实现对励磁电流的直接控制。在Matlab／Simulink环境下，对光控励磁系统进行建模、分析和仿真。结果表明：光控励磁系统能提高同步发电机的响应速度，改善电力系统的暂态和稳态性能。     

模糊励磁控制器的研制

设计和实现了一种极坐标型的模糊励磁控制器。该控制器含有一个电压模块，实现自动电压调节器AVR(Automatic Voltage Regulator)的功能；一个阻尼模块，实现电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)的功能。两者采用相似的极坐标控制规律，共同实现励磁控制。通过仿真和试验优化了模糊励磁控制器的参数。在动模机组系统上进行了电压模块试验；在ABB的同步发电机数字仿真器系统上进行了阻尼模块试验；在10MW机组上进行了电压模块的现场试验。试验结果表明该模糊励磁控制器具有优良的电压调节性能，能明显提高电力系统的稳定性，抑制电力系统低频报荡，对发电机运行工况及系统网络结构变化具有较好的鲁棒性。该控制器还具有物理概念清晰、结构简单、参数整定和调试方便等特点，易于工程技术人员掌握。     

快速励磁系统对电力系统稳定的影响

本文介绍了励磁系统响应速度对电力系统稳定的影响。对于经长距离线路输电的发电机,采用装电力系统稳定器(PSS)的高增益,高响应励磁系统有利于提高电力系统稳定。当送端带地区负载,或两大系统之间的联系薄弱时尤其如此。计算结果表明加PSS励磁系统可使系统的动态稳定水平高于暂态稳定。在选择PSS参数时主要考虑能有效的增加系统阻尼,但也要对暂态稳定的影响进行校校,使其有利于暂态稳定。     

基于DSP的数字励磁调节器

目前广泛使用的同步发电机数字励磁调节器使用简单的单片机控制,采用PID(比例—积分—微分控制)+PSS(电力系统稳定器)控制策略,励磁调节器体积大,模块间干扰大,速度低、可靠性差,很难保证产品质量达到标准要求。为了弥补这个不足,采用PID(比例—积分—微分控制)+PSS(电力系统稳定器)+NOEC(非线性最优励磁控制)综合控制策略,把DSP(TMS320F2812)用于同步发电机数字励磁调节器中,具有通用性强、结构简单的特点,可以实现优良的控制效果。     

复杂系统非线性励磁控制的数字仿真研究

对一个IEEE典型的13机系统进行了数字仿真。比较了在其中一台发电机上装设比例积分微分控制器(PID)、电力系统镇定器(PSS)、线性最优励磁控制器(LOEC)和非线性励磁控制器(NEC)四种励磁控制器，对整个系统的暂态稳定的影响。仿真结果表明，非线性励磁控制器与采用其他三种控制器相比，电力系统的暂态稳定性有较明显的改善。在多机系统中的主力发电机组上装设非线性励磁控制器，将对整个系统的大干扰稳定性有明显的改善，从而揭示了非线性励磁控制(NEC)较其它3种励磁控制方式具有更优越的性能。     

SSSC与发电机励磁最优协调控制

为提高电力系统阻尼振荡的能力,利用静止同步串联补偿器SSSC(static synchronous series compensator)的串联补偿特性,在单机无穷大系统下建立了带SSSC的修正Phillips-Heffron模型,提出SSSC与发电机励磁最优协调控制策略;将SSSC补偿阻抗作为控制器的控制变量,推导出控制器数学模型。仿真结果表明,与常规线性最优励磁控制相比,所提的控制策略能更有效地抑制电力系统振荡。     

分散励磁式船舶电力系统鲁棒控制器研究

给出了分散励磁式船舶电力系统柴油机发电机组的数学模型,明确了模型中各种干扰项的物理意义。将发电机组数学模型线性化后,增广为广义受控系统,应用H∞控制理论,设计了发电机的分散励磁鲁棒控制器,并应用线性矩阵不等式(LMI)方法,将H∞控制器的设计转化为一个线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题,对H∞控制器求解和优化。仿真结果表明,当电力系统受到干扰后,H∞鲁棒励磁控制器比传统的电力系统稳定(PSS)励磁控制器具有更强的抗干扰能力,并使电力系统在较短时间内恢复稳定。     

交流励磁调节器低励磁限制器的调整

电力系统电压的升高,运行人员的误操作,励磁调节装置故障等原因都可能引起发电机进相运行。如果对进相功率不加限制,将会造成发电机失去同步影响电力系统稳定运行,所以要求励磁调节器应具有低励磁限制能力。在调试低励限制器特性时,若按使用说明改变R_C和X_P可以改变直线的倾斜角,改变R_P电位器P点的位置能使直线上下平移,在实际调整中如果三者参数配合不当,往往很难达到所要求的整定曲线,而且国内励磁(如北京重型电机厂、东方电机厂、南京自动化设备厂)的电抗X_P都是采用抽头,电抗调整又较粗。若参数选择不当,负载过大将使辅助变流器超过额定曲线变型;负载过小将影响低励限制的灵敏度。为了提高低励限制的性能,缩短调试时间,这里就低励磁限制曲线作一讨论。