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。     

自适应式线性多变量综合控制器

传统上对发电机的控制方式分别是由发电机电压调节器AVR和调速器GOV予以控制的，未能实现两者间的协调控制。本文叙述的由日本富士公司开发的线性多变量控制器则是利用现代控制理论将发电机励磁与调速控制的多种状态变量集中于一体进行最佳控制，此装置称为发电机线性多变量控制器，简称TAGEC（Total Automatic Generation Controller）。和传统控制方式相比，在提高系统稳定方面具有明显的优越性。文中还介绍了TAGEC系统部分数字模拟试验结果。     

风力发电机的最优控制

在对定速风力发电机建模的基础上,针对大型风力发电机功率控制中相互矛盾的要求,结合PI控制器,采用了线性二次最优控制,对仿真与传统的PI控制进行了对比,仿真结果表明:运用此控制器,控制效果要好于单独的PI控制器。同时,对桨矩角采用不同的权重时,输出功率、发电机转速、输出转矩都将发生变化。     

同步发电机模糊PID励磁控制器仿真研究

随着电力系统的日益复杂，传统的水轮发电机励磁控制方式已不能满足其控制要求。文中在分析励磁控制系统控制算法的基础上提出了一种基于MATLAB中的S函数的可调因子的模糊PID励磁控制器，仿真研究表明该方法设计的控制器有很好的效果。     

一种非线性自适应最优励磁控制器的设计

提出了一种非线性自适应最优励磁控制器。新的控制设计方法基于同步发电机的三阶双轴数学模型，其仅由代数运算实现的分散非线性反馈补偿律保证了系统在各种运行方式下具有足够的稳态调节精度。控制算法内置一个简单的在线自适应变增益策略以达到在各种工况下动态最优化控制的目的，通过求解闭环特征值优化问题来选取权矩阵的方法改善了系统受扰后的暂态响应性能。仿真计算结果表明，与传统的线性最优控制器相比，新的励磁控制器具有多方面优点。     

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。     

水轮发电机组调速系统的串级鲁棒控制研究

针对水轮发电机组调速系统模型中水压力波动时间、水启动时间等常见参数的不确定性,采用鲁棒控制中的两种方法设计了水轮发电机组串级鲁棒调速系统。本文以进水阀门伺服电机为第一级系统,采用混合灵敏度设计方法设计获得第一级控制器;以水轮机、同步发电机及第一级系统组成第二级系统,采用μ-综合的方法设计获得第二级控制器。对控制器的控制效果及其抗干扰能力进行了仿真,仿真结果表明该控制器能在有效地调节和控制水轮机转速的同时具有较好的鲁棒性,且其时域性能显著优于比例-微分-积分(PID)调速器和仅采用μ-综合的PI调速器。     

基于哈密顿理论的发电机汽门鲁棒非线性控制器设计

提出了利用Hamiltonian能量函数理论设计非线性鲁棒控制器的方法，设计了发电机汽门的非线性鲁棒控制器，并且给出了估计干扰抑制增益的一个充分条件，所得控制器结构简单，易于工程实现。由于在控制器设计中未用到任何线性化方法，因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性。仿真结果证实了理论分析的正确性与控制规律的有效性。     

电网电压骤降故障下双馈风力发电机建模与控制

双馈感应发电机（DFIG）在变速恒频风力发电中得到广泛应用，对DFIG采用矢量控制可使风电系统实现最大风能追踪和有功、无功解耦调节，从而获得优良的发电运行性能。但在传统的矢量控制方式中，通常认为是无穷大理想电网，忽略了定子励磁电流变化的动态过程，从而得到简化的DFIG数学模型，并以此作为电流内环控制器的设计依据。这种控制器在电网正常的情况下可使系统获得优良的动静态特性，但当电网出现故障时，其控制性能将恶化。为了提高电网电压故障情况下DFIG不间断运行能力，文中以DFIG的精确数学模型为依据，针对传统的2种矢量控制方式的不足，提出了改进的控制方案，并对改进前后电网电压骤降情况下DFIG的动态过程进行了仿真对比，结果表明改进方案可以有效控制转子电流，保护转子励磁变频器，提高DFIG变速恒频风电系统在电网故障下的不间断运行能力，是并网DFIG风力发电机的一种有效、实用的控制策略。     

多目标励磁控制的神经网络逆系统方法

根据逆系统理论分别分析了以机端电压和功角为被控量的励磁系统的可逆性，并采用不同的神经网络逆系统结构实现了对单目标量的励磁控制。针对单目标励磁控制不能够同时改善功角稳定性和机端电压稳定性的不足，在以机端电压为被控量的神经网络逆系统结构中引入功角偏差反馈信号，设计了多目标神经网络励磁控制器。研究结果表明，应用该方法能够实现多目标励磁控制，综合性能优于单目标的神经网络逆系统控制方法和常规PSS控制方法。     

凌津滩水轮机齿盘测频装置产生干扰信号的原因分析

频率信号是水轮机调速器控制系统基本的输入量.凌津滩水电厂水轮机调速器控制系统运用了残压测频和齿盘测频2种形式,由于齿盘连接在发电机延伸轴的法兰上,齿盘测频信号对机组主轴的摆动很敏感,当齿盘驱动轴与发电机主轴不同心时会产生周期性旋转跳动的干扰信号,该干扰信号使调速器主配压阀也随机组主轴旋转同步产生周期性的抽动和跳动现象.     

一洞三机条件下带调压阀的混流式水轮机调节系统过渡过程计算

为编制有关技术标准和推广采用调压阀代替调压井工程措施,开展了水轮机调节系统通用仿真程序的开发：研发了描述水轮机的非线性特性的数据文件;考虑了水击模型对水轮机调节系统过渡过程的影响;计算分析时认真考虑了水轮机调速器主配压阀非线性特性的影响;特别给出了一有压隧洞向三台水轮发电机供水时的水压力数学模型。通过计算证明：水轮发电机组自动启动、空载扰动自动调节、带负荷自动调节、甩负荷自动调节工况下,只要能满足水轮机发电机组稳定运行要求,就可以采用调压阀替代调压井。     

具有长引水系统的转桨式水轮机过渡过程计算

在水电站设计中,以新型调压阀及其控制系统替代传统调压井具有显著经济效益。基于自行研制的带调压阀的水轮机调速器实时仿真系统和包含水轮机、发电机、引水系统、水轮机调速器等环节在内的水轮机调节系统过渡过程计算软件,采用水轮机流量、力矩特性矩阵法表征水轮机动态特性,建立了刚性水击条件下一洞多机输水系统的数学模型;对带有主配压阀非线性特性的PID调速器,建立了带调压阀的转桨式水轮机调节系统数学模型。研究表明：通过计算只要保证水轮发电机组启动、空载扰动、带负荷、甩负荷自动调节工况下,水轮机调节系统过渡过程满足稳定运行要求,水电站就可以采用调压阀而不设调压井。最后,计算了某具有长引水系统的转浆式水轮机过渡过程,该电站水流惯性时间常数高达27 s,装有2台转桨水轮机、1台定桨式水轮机。计算结果表明,以调压阀代替调压井后,该水轮机调节系统稳定,满足调节保证要求。     

远距离输电系统大型发电机汽门开度最优控制

在对远距离输电系统大型汽轮发电机调速中,汽门开度影响发电机的输出功率和转速,从而影响系统的稳定性。利用最优控制理论方法设计出汽门开度最优控制器,通过对汽门开度控制的仿真,研究了控制过程中发电机的输出功率特性、转速特性及其对电力系统的影响。结果表明,汽门开度最优控制对改善电力系统稳定性和抑制低频振荡有着重要作用,可以很大程度地改善系统的动态性能。     

模糊PID控制在水轮机调节中的应用研究

根据模糊控制和PID控制的基本特点，给出了3种模糊PID复合控制在水轮调节中的实现方法。并进行了仿真研究。该研究具有一定的实用价值。为模糊PID控制在水轮机调节中的应用打下了理论基础。     

模糊自适应PID控制器在水轮机调节系统中的应用

本文针对水轮机调节系统的参数非线性、时变性和模型不确定性设计了一种基于模糊推理的参数自适应PID控制器,并用Matlab对该控制器的稳定性和鲁棒性进行了仿真。仿真结果表明该控制器具有理想的动态和稳态性能,超调量、过渡过程时间等控制性能指标均优于传统PID控制器,能够满足水轮机调节系统对参数控制的要求。     

高坝洲水电站水轮发电机组选型设计

高坝洲水电站的水头范围为22．3－40m，水轮机参数有机组台数选择是通过对8个方案进行技术经济综合比较选出的，后又经过优化确定了招标参数，在招标阶段又经过模型试验最终选用ZZD231－LH－580型水轮机。水轮机的单机出力为85．8MW，额定转速为125r/min，额定流量为286．8m^3/s，额定效率为93．83％。发电机型号为SF84－48／9500，额定容量为96MW．A，功率因数0．875。对水轮发电机组也采用了一些新的结构和先进的加工方法。如40m水头的水轮机采用5叶片转轮，叶片采用数控机床加工，取消传统的叶片吊装开孔，采用预应力钢筋混凝土蜗壳等；发电机定子、转子均采用现场组焊、叠片，转子支架采用圆盘结构，上支架采用一种能将径向力转换为切向力的新结构等。机组各项指标性能优越，运行情况良好。     

基于BPNN-PID的风电机组桨距控制分析

变桨控制技术是风力发电机组的核心技术之一,开展对风力发电机组变桨控制方面的研究具有重要的理论和应用价值。根据风力发电机组在额定风速以上如何保持输出功率稳定和降低风轮转速波动的控制技术进行研究,在传统的变桨距控制策略基础上,提出了基于BP神经网络(Neural Network,NN)整定PID的控制策略,并在Matlab/simulink环境下对PID控制和BP神经网络控制相结合的复合控制系统进行建模与分析。对1.5MW风电机组的仿真验证了BPNN-PID算法的有效性,提出算法不仅能够解决传统PID控制器参数整定困难的问题,而且优化效率更高,可以得到优良的控制性能。     

金安桥水电站定子定位筋安装质量控制

目前国内大型水轮发电机组定子基本采用现场叠装的方式,其中定位筋安装是定子叠装的重要工序,因此其质量控制显得尤为重要,根据安装经验和有关资料简要介绍了金安桥水电站定子定位筋的安装工艺、安装过程及质量控制要点.     

风电机组的积分模糊滑模变桨距控制

针对变桨距风力发电机组具有参数变化、强干扰、建模困难等特性,设计出了一种积分模糊滑模变桨距控制器。通过在传统滑模控制器中采用状态变量代替误差项的导数并引入误差项的积分来设计切换函数,消除了传统变结构控制需要已知期望输出信号导数的假设;利用模糊推理动态地调节切换增益,并采用积分的方法对切换增益上界进行估计,避免了传统滑模控制器需要选取不确定因素上界,同时采用合适的连续函数来代替切换增益中的符号函数,有效地削弱了系统的抖振。仿真结果表明:该控制器应用在风速高于额定风速以上的变桨距控制系统中,对系统参数的不确定性和外部干扰均具有很强的鲁棒性,能够有效地改善风电机组变桨距系统的控制性能。