基于DSP的复合励磁恒压同步发电机控制器

通过采用数字电压调节器对复合励磁同步发电机进行自适应控制,实现发电机的高精度稳压输出.分析了复合励磁同步发电机的工作原理,设计了一套以DSP2407为控制核心的复合励磁同步发电机控制器,对主功率电路、励磁电路和控制电路进行了分析和设计,并对该套电路进行了试验测试,性能指标符合要求.     

多机电力系统附加NNPSS的在线学习神经网络逆励磁控制器

为提高发电机机端电压和转速的综合控制性能,设计了附加神经网络电力系统稳定器(NNPSS)的在线学习神经网络逆(OLANNI)励磁控制器。针对多机系统同步发电机组模型,根据逆系统方法得到发电机励磁系统的逆系统的表达形式,并通过离线训练得到发电机励磁系统的神经网络逆系统。借鉴传统的AVR/PSS控制方法,并考虑到其对电力系统不确定性的自适应能力的不足,在离线训练的基础上分别设计了自适应的OLANNI、NNPSS以取代传统的AVR、PSS,给出了基于在线梯度算法的OLANNI和NNPSS的在线学习算法,并根据Lyapunov稳定性理论证明了OLANNI和NNPSS在线学习的收敛性。将设计的控制器应用于一个典型的2区域4机系统,仿真研究结果表明:在系统遭受扰动时,所设计的控制器较AVR/PSS和OLANNI控制器具有更好的综合控制性能。     

电励磁同步风力发电机输出电压DL-H∞控制

针对前端调速式电励磁同步风力发电机励磁系统的快速性、时变性等特点,提出了一种基于H∞控制的同步风力发电机输出电压的DL-H∞控制方法。在该方法中,采用了简化的无刷励磁系统结构,建立了系统数学模型,设计了用于励磁控制的内环H∞励磁控制器;针对快速励磁引起发电机振荡和失步等问题,设计了保证同步风力发电机并联稳定运行的外环H∞电力系统稳定器,有效解决了同步发电机快速励磁和暂态稳定之间的矛盾。仿真结果表明,基于H∞理论的同步风力发电机输出电压DL-H∞控制在快速性和稳态性能上优于单一H∞励磁控制。     

基于PECE的预测励磁控制器设计

正在非线性预测控制理论的基础上,提出了一种新的同步发电机励磁控制方法。以发电机机端电压的偏差为输出函数建立预测模型,以阿当姆斯(Adams)四阶预测-校正格式(PECE)展开输出函数,进行在线滚动优化和反馈校正,得到针对单机无穷大系统的预测励磁控制规律。空载和负载阶跃仿真实验表明此励磁预测控制器达到了预期设计要求,提高了系统的稳定性,为励磁控制策略提供了一种新方法。并且该方法与传统泰勒级数法相比,能更有效镇定发电机的机电振荡,具有较好的系统动态品质。     

同步发电机励磁与STATCOM非线性协调控制

提出同步发电机励磁与静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)非线性协调控制方案。在研究同步发电机励磁与静止同步补偿器协调控制问题的基础上,以系统重要物理量建立多目标控制方程,并运用目标全息反馈法进行非线性协调控制设计。所提出的非线性控制方案充分考虑了同步发电机端电压、有功功率和角速度以及STATCOM接入点电压,并确保它们在非线性反馈中得到惩罚与控制,从而具有良好的动、静态性能。最后,建立系统仿真模型,进一步验证所提出方法的有效性。     

基于同步相量测量技术的励磁系统调节性能分析方法及其系统实现

基于同步相量测量技术提出一种利用相量测量单元(PMU)采集的机组及其励磁系统动态电气数据量实现励磁系统动态调节性能分析和评估的方法。该方法通过检测与提取机组扰动及其励磁系统响应的过程,并结合相关励磁系统性能参数的工程化处理方法实现对励磁系统主要性能指标的计算与分析,同时基于WAMS系统结构还设计和实现了完整的软件系统功能。通过对该分析方法的阐述及实际工程应用的效果可以看出,与常规分析方法相比该方法具有在线分析、离线研究、简单实用、使用方便等优点,其计算结果可作为励磁系统动态调节性能评价的重要参考。     

三模并串联冗余容错型微机励磁调节器研制

可靠性是大型同步发电机励磁调节系统设计中应首要考虑的问题之一,从全面提高励磁调节器可靠性的角度出发,通过对调节器可靠性冗余容错结构、冗余信息实时快速交换、系统硬件故障实时在线检测、系统抗干扰性能等方在进行研究,研制出了一种适用于大型同步发电机组的三模并串联冗余容错型微机励磁调节器。经试验室各项静、动态调节器性能试验、故障模拟试验及干扰冲击试验,表明该装置将能够满足大型发电机组励磁控制的要求。     

同步发电机非线性协同励磁控制器设计

针对同步发电机的非线性和运行状态的多变性,为提高其机端电压的可调性同时保证系统的稳定性,基于协同控制理论设计了一种同步发电机非线性励磁控制器。在同步发电机数学模型的基础上以转子角速度、有功功率和机端电压偏差的线性组合构成流形,得到了非线性协同励磁控制器的控制律。基于DSP设计了一种同步发电机励磁控制系统,详细介绍了系统的硬件结构和软件设计方法。以4机2区域系统为例进行了仿真实验。仿真结果表明:所述非线性协同励磁控制器不但可以维持机端电压恒定,而且可保证功角稳定,具有较强的鲁棒性,有助于提高电力系统的稳定性。该控制器能够兼顾机端电压调节和稳定控制,在很大程度上提高了系统励磁控制器性能。     

基于DSP的新型柴油发电机励磁控制系统研究

在综合分析谐波励磁无刷同步发电机励磁控制系统的基础上,对其励磁控制策略进行了研究,开发了一套基于DSP(TMS320F2812)控制的新型柴油发电机励磁控制系统,该系统采用参数自适应模糊PID控制励磁,选用交流采样方式实时检测各信号的瞬时特性,系统仿真结果以及在1台25 kW工频柴油发电机上的试验结果证明了该控制器具有较好的电压调节特性,系统稳态和暂态性能完全满足发电机对励磁系统的要求.     

基于DSP的双通道励磁调节器

介绍了以高性能数字信号处理器（DSP）TMS320F2812芯片为控制核心的同步发电机双通道微机励磁调节器,实现了同步交流采样、数字移相触发、数字式电力系统稳定器（PSS）等功能。采用同步交流采样,对同步发电机的机端电压、定子电流进行准确测量;通过PID＋PSS的控制方法,得到精确的晶闸管触发脉冲,并抑制系统的低频率振荡,实现了晶闸管触发脉冲的形成和移相的完全数字化。实验结果表明,该双通道微机励磁调节器具有良好的性能,并具有硬件简单、可靠性高等特点。     

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，而立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。     

一种高性能的非线性励磁控制

考虑到在基于微分几何的非线性控制中，输出函数的选取会直接影响到变换后的线性空间的构成，从而影响到控制器的最终控制效果这一事实，该文提出了通过将输出函数选取为多状态变量组合形式的简便方法来解决非线性控制系统的动、静态性能的综合协调问题，从而有效地提高控制系统的整体综合性能；将此方法用于发电机的非线性励磁控制系统中，成功地找到了一种具有较高控制性能的非线性励磁控制律。仿真结果显示，该控制律既能很好地提高发电机端电压控制精度，又能有效地提高发电机组的运行稳定性，并表明所提出的控制器能有效地协调系统中各状态量的动、静态性能，具有较好的工业运用价值。     

基于双谐波绕组的混合励磁发电机励磁控制系统

为了解决不同运行工况下混合励磁同步发电机端电压恒定的问题,设计了一种基于全桥变换器拓扑的励磁控制系统。励磁系统采用以电枢绕组电压为外环、定子谐波励磁绕组电流为内环的双闭环控制策略,以谐波无刷混合励磁同步发电机端电压为反馈信号,通过调节定子谐波励磁绕组电流,以维持发电机端电压恒定。阐述了双谐波绕组的混合励磁发电机的基本结构和工作原理,设计了励磁控制系统的软硬件,并测试了励磁控制系统的性能。实验结果表明：调节定子谐波励磁绕组电流,可以很好的调节发电机的端电压;通过励磁控制系统的自动调节功能,实现了发电机在不同负载情况下的输出电压恒定。     

基于感应励磁的混合励磁同步发电机性能

针对感应励磁发电机结构简单但励磁容量有限,永磁同步发电机磁场难以调节的问题,研究了一种将二者励磁功能相结合的混和励磁发电机。气隙中大部分磁场由转子上的永磁体提供,当需要调磁时,通过定子直流绕组与转子上感应绕组的感应作用,在感应绕组上获得调节磁动势,实现发电机磁场的调节。转子上两种励磁源为并联关系,调磁磁路磁阻小,无电刷-集电环系统,保证了发电机的结构简单、可靠性。在原理分析的基础上,使用二维有限元法对电机的磁场调节能力和负载特性进行分析,并进行了样机实验。有限元分析与实验结果都表明,与同结构参数的永磁同步发电机相比,混合励磁同步发电机具有灵活磁场调节能力;而相对于同一定子励磁磁动势的感应励磁发电机,该发电机输出容量大幅度提高,克服了感应励磁不适用于大容量发电的问题。     

基于DSP的复合励磁同步发电机控制系统的设计

针对宽转速范围的发电机系统正在由复合励磁同步发电机逐步取代传统的电励磁同步发电机和永磁同步发电机的发展趋势,本文介绍了以高性能TMS320LF2407A为主控制单元的复合励磁同步发电机控制系统的设计方法。详细阐述了这种控制系统的工作原理、系统构成、硬件实现和控制策略。使用了高精度的A/D转换器、交流采样和自适应最优控制策略,使系统具有很高的控制精度。实测证明,该控制系统运行稳定、控制精度高、动态响应性好。     

多机系统励磁与SSSC的非线性鲁棒协调控制

针对多机电力系统中,发电机励磁和静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的协调控制问题,引入广义Hamilton系统理论,进行非线性协调控制器设计。SSSC采用考虑内部动态的三阶模型,并将SSSC与各台发电机的相互作用用附加电磁功率表示。将包含发电机励磁和SSSC的多机电力系统描述成广义耗散Hamilton系统形式,利用边界函数法和L2干扰抑制控制方法设计了发电机励磁和SSSC的协调控制器。四机两区域系统的仿真结果表明:与传统的分散控制器相比,所提的非线性协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性和电压调节性能。     

输出函数在单输入单输出非线性控制系统设计中的重要作用

深入研究了输出函数在非线性控制设计中的作用，指出输出函数在非线性控制设计中的一个重要功能是对闭环系统进行极点配置。并提出了一个对非线性控制系统具有一定普适性的输出函数形式。讨论了如何选择和确定该输出函数以及如何通过该输出函数来实现对系统闭环极点进行配置的方法。文中主要针对单输入单输出系统进行讨论，并以发电机励磁控制系统为例，给出应用实例。仿真结果表明按文中提出的观点选择输出函数，所设计的控制律能很好地协调发电机励磁控制系统各状态量的动、静态性能，不仅提高了发电机的动态稳定性，而且能准确地将发电机的端电压Uf控制在其给定值上运行，不会因受扰而发生静态偏移。     

基于气隙磁场定向的无传感器交流跟踪励磁控制

为提高电站输出电压的瞬态、稳态性能指标和供电系统的安全及整体性能,采用气隙磁链分析的方法,分析了电压瞬间跌落的成因和大小,结合扩展卡尔曼滤波(EKF)、磁链观测技术和交流跟踪励磁控制技术,对同步发电机非线性状态模型的参数观测、无传感器气隙磁场定位和交流跟踪励磁控制,进行了详细的理论分析.根据具体电站供电系统参数,经过仿...     

执行依赖启发式动态规划在同步发电机励磁系统中的应用

介绍了一种控制同步发电机励磁系统的新方法,即执行依赖启发式动态规划(ADHDP)对同步发电机励磁电压的自适应控制.执行依赖启发式动态规划是近似动态规划(ADP)的一种算法,ADP利用非线性函数拟合方法逼近动态规划的性能指标函数,以获得最优解或次优解.仿真结果表明,基于执行依赖启发式动态规划算法的励磁控制效果优于传统励磁...     

基于Adams多步法预测的励磁控制器的设计

本文介绍了一种新的励磁非线性控制器设计方法,该方法使用预测控制理论以单机无穷大系统励磁控制为对象,以功角、角速度和有功功率作为变量,以发电机转子角速度为输出函数,用Adams四阶预测法展开输出函数,幵迚行在线滚动优化,最后得到了预测励磁控制规律。仿真结果表明,该方法与泰勒级数方法比较,既能改善发电机的机械稳定性,又能改善发电机端电压的动态特性,具有较高的控制品质。