发电机最优励磁控制技术

从发电机励磁控制的发展过程介绍国内目前使用较为成熟的最优励磁控制技术———线性、非线性、自适应最优控制，并讲述了最优微机励磁控制器的主要功能。     

多机系统的非线性自适应分散稳定控制

针对含有未知参数的励磁系统，提出了一种非线性自适应控制设计方法。通过递推方法得到了自适应控制策略，而且在控制策略中包含了对未知参数的动态估计，最后获得了多机系统的非线性自适应分散励磁控制策略的一般表达式。在控制策略中所有的变量都是可量测的，而且控制量只与本机组的状态量有关，与其他机组的状态量和输电网络的参数无关，因此控制策略具有分散性和适应性。在一个6机系统上的仿真结果表明了非线性自适应控制器的有效性。     

基于不精确模型的同步电机非线性励磁控制

基于输电系统中同步电机的不精确励磁非线性模型，采用非线性控制 理论中的全局线性化方法和滑动模态控制方法，导出一个非线性切换控制律， 并用它设计出电力系统新型的非线性励磁控制器。针对单机无穷大系统进行数 字仿真实验，结果表明，该励磁控制器能良好地改善系统的动态响应特性，且 具有良好的鲁棒性。     

非线性状态PI励磁控制器

利用扩张状态观测器将原来的非线性系统变换成线性系统，然后用状态PI控制器的设计思想设计了非线性状态PI控制器；并将其用于发电机励磁控制，以解决电力系统的强非线性和不确定性问题，避免了反馈线性化非线性励磁控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。所得控制规律与系统运行点和网络结构完全无关，同时控制器结构简单。仿真计算表明，非线性状态PI励磁控制器对系统运行点和网络结构变化具有良好的适应能力，可以有效地改善系统的稳定性。     

非线性励磁控制中输出函数对系统性能的影响

发现在进行非线性系统的非线性控制设计时，状态方程中输出函数的选取对线性化以后系统状态方程的形式有很大的影响，进而影响到所设计的控制器性能。在此研究结果的基础上，改进了电力系统非线性控制器的设计方法，可以在统一的非线性控制设计框架下同时对多个状态量的性能指标提出要求，兼顾受控系统多个状态量的响应特性，使系统的动态性能和静态性能能够很好地协调，实现高性能的非线性控制。将改进的设计方法应用于发电机组的励磁控制，采用逆系统非线性控制原理设计了一种具有综合性能指标的非线性励磁控制规律。将所设计的多指标非线性励磁控制律用于单机无穷大电力系统的同步发电机组中进行仿真实验，其结果表明所提出的控制器不仅能明显地提高发电机的动态稳定性，而且能准确地将发电机的端电压控制在其给定值上运行，不会因受扰而发生偏移。     

基于无源系统理论的励磁系统非线性最优控制

简要介绍了无源系统理论及无源最优控制方法。针对具有励磁控制的单机无穷大输电系统，求出其存储函数，并根据输出反馈无源定理，构造了系统关于一类二次性能指标下的非线性最优控制规律。仿真结果证明了该控制器的有效性。由于在控制器设计过程中未用到任何线性化方法，因而能够完整地保留系统的非线性特性。因此，文中所用的无源系统理论和无源化控制方法是实现电力系统非线性最优控制的一条新的途径。     

一种新的多机电力系统分散最优控制器的设计方法

本文提出了一种可考虑多机电力系统强非线性的新的分散最优控制器(DOC)设计方法。求取分散控制规律的伴生系统，特征敏感度法，主梯度法推导严密，适用于在系统中任意机组做分散最优励磁(DOEC)和分散最优汽门快关 (DOVE)控制设计之用。实例计算结果表明：用本文算法获得的闭环系统 ，其动态品质要优于同一权下的线性全状态最优反馈对原非线性电力系统所形成 的闭环系统。     

基于Lyapunov稳定性理论的发电机非线性励磁控制研究

将Lyapunov稳定性理论用于电力系统的非线性励磁控制，推 导了实用的发电机非线性最优励磁控制规律。通过理论分析、计算机仿真和动模实 验，证实了该控制方式具有较强的鲁棒性，在系统参数或运行状态变化时都具 有良好的控制效果。而且，励磁控制规律的获得不必经过繁杂的数学推导，易 为工程技术人员所掌握，具有明显的实用价值。为电力系统的励磁控制研究开 辟了一条新的途径。     

基于数字信号处理器的自适应励磁控制器

提出一种以数字信号处理器（DSP）为工作平台的自适应最优励磁控制器（AOEC）。AOEC充分利用了DSP强大的计算处理能力，可以对发电机控制过程进行实时辨识，并将辨识参数代入离散的Riccati方程实时求解最优反馈增益,以得到最优控制输出。理论上，该控制器能够保证被控对象始终保持最优性能。单机无穷大系统的动模实验表明，AOEC具有良好的控制性能，在暂态过程中能够为系统提供足够的阻尼。同时讨论了自适应算法实用化过程中对辨识算法的一些改进措施。     

分散非线性最优励磁控制及工业装置设计

大型发电机组的励磁控制是改善电力系统动态品质和增强稳定性和最有效的技术手段之一。作者首次系统地微分几何方法，建立了电力系统仿射非线性模型并设计出非线性最优励磁控制器，本文首先从理论上解决了以下问题：在一个多机系统中，如何得到励磁控制策略？该策略具有：一、最优性；二、分散性，即仅依靠局量测来实施控制；三、独立性、四、有效性。随后依据上述成果，设计出具有优异性能的ＧＥＣ－１型非线性励磁控制装置。最后将     

汽轮发电机组轴系扭振的鲁棒非线性控制

提出将同步发电机及其励磁系统看做扭振励磁控制的执行元件，采用直接反馈线性化方法补偿其非线性因素，避免小偏差线性化模型的参数摄动问题，从而提高扭振励磁控制系统的鲁棒性。综合H_∞扭振模态观测器、独立模态空间鲁棒控制器和非线性反馈补偿律，提出一种轴系扭振的鲁棒非线性控制策略，在大范围工况下具有一致的全局性能，并且3个组成部分可以分别独立设计；另外，可以方便地与常规非线性励磁控制律综合在一起，而不影响后者阻尼低频振荡的性能。以一台300 MW汽轮发电机组第1阶扭振模态的阻尼控制为例，通过仿真验证鲁棒非线性控制器的性能优于常规线性控制器。     

基于在线辨识的实时最优励磁控制器

设计了一种在线实时最优励磁控制器(RTOEC)，其辨识器能够由发电机运行状态的变化采用非线性最小二乘法辨识法准确辨识出单机无穷大模型中的系统参数，从而可根据辨识结果及其系统所遭受的扰动，通过线性最优控制理论实时计算出线性最优励磁控制的反馈增益矩阵，以适应系统当前的运行点和所遭受的干扰。仿真结果表明，所设计的RTOEC能够适应系统运行状态的大范围变化，在大小扰动下均表现出良好的控制性能，有效提高了电力系统的静态和暂态稳定性。     

高压直流换流站分散鲁棒自适应控制器的设计

针对高压直流输电系统(HVDC)，提出了一种换流站的分散鲁棒自适应控制器的设计方法。设计中引入自适应非线性阻尼项来抑制系统非线性不确定参数和未知有界干扰的影响，同时采用反演设计方法来克服控制器设计的复杂性，最后获得高压直流输电系统换流站的分散鲁棒自适应控制策略的一般表达式，并提供了整个系统的稳定性证明。所得控制器仅利用本地测量量实现，控制策略具有分散性和适应性。通过NETOMAC数字仿真，仿真结果证明该控制器比常规的PI控制器具有更好的控制效果。     

零动态多变量励磁控制在微机励磁调节器上的实现

阐述了用系统零动态方法设计多变量线性最优励磁控制器的原理；提出了在微机励磁调节器 上实现的实用算法；在模拟发电机组上的各种动态稳定和静态稳定试验表明，这种控制器比 PID控制器能较大地提高发电机抑制振荡的阻尼能力，提高了静态和暂态稳定性。     

电力系统鲁棒励磁控制器的设计

较系统地介绍了电力系统鲁棒励磁控制器的设计方法。给出单机无穷大系统中水轮发电机组的线性化模型，在此基础上推导出了所研究系统的状态空间描述，并按鲁棒控制理论设计了鲁棒励磁控制器。最后，用放计算机仿真的方法对该控制器进行了研究，结果表明线性鲁棒励磁控制器在稳定系统方面优于线性最优励磁控制器。     

孤立电网水轮发电机组多变量综合控制器研究

从发电机励磁、调速控制方式入手，在分析了传统综合控制器特点之后，给出了运用非线性逆系统方法实现发电机综合控制的方法，并进行了实验室仿真。仿真结果表明:与传统的常规单变量控制器相比，基于逆系统的综合控制方法不仅能够提高发电机在暂态情况下的系统稳定性，而且能提高电压控制精度。     

水轮发电机组励磁系统的现状及发展

针对国内外水轮发电机组励磁系统研究及应用技术的发展现状，介绍并分析了励磁方式选择、设备选型以及励磁控制调节手段等，就大中型、中小型等不同规模电站的励磁系统设计提出一些看法。目前我国在非线性最优励磁控制理论研究，以及Ｚｎｏ非线性电阻在发电机灭磁和过电压保护的应用等方面，都达到了国际先进水平，自行开发和研制励磁系统的能力也都得到了显著提高。     

基于逆系统方法的汽轮发电机综合控制器

采用多变量非线性控制的逆系统理论分析了汽轮发电机组励磁与汽门系统的可逆性，并运用逆系统方法将这一多变量、非线性、强耦合的复杂被控对象解耦成两个独立的SISO线性化积分型子系统，然后基于线性系统理论设计了综合控制器。研究结果表明，该控制策略实现了励磁控制与汽门调节的动态解耦，应用该方法可显著提高电力系统的暂态稳定性。     

风力发电机变桨系统非线性自适应鲁棒控制

针对风力发电机组在外界不定因素干扰下稳定性差的问题,通过自适应鲁棒控制方法,对风机功率输出稳定追踪问题进行了研究和验证。建立了具有不确定项的非线性数学模型,采用自适应鲁棒自调节的方法设计自适应律和控制器。实验证明风机系统在参数变化或受到外界干扰影响时,所设计的自适应控制器能使系统快速地追踪到期望曲线且比PID控制的精度高。     

一种简单实用的分散非线性励磁控制方法

基于广域测量系统（WAMS）提供的电力系统惯量中心（COI）数据，建立了COI参考坐标系下完全解耦的发电机模型，并根据Lyapunov理论和反步法思想，提出了一种简单实用的分散非线性励磁控制设计方法。该方法原理简单，仅有的3个控制器参数设置非常容易;此外，需要WAMS传送至发电机的控制信号只有3个，降低了信道拥堵的可能性。新英格兰测试电力系统（NETPS）中的仿真结果表明，这种非线性励磁控制器不仅对发电机参数、运行状态和负荷类型具有良好的鲁棒性，而且允许COI信号存在时滞，允许时滞的类型和范围基本能覆盖正常情况下的WAMS数据延时。