利用功角和转速的非线性最优调速附加控制提高汽轮发电机静态和暂态稳定性的研究

利用实时测量的功角和转速,在原有调速系统速度反馈的基础上,提出了1种基于微分几何理论的非线性最优调速附加控制NOGAC算法。利用该算法设计的附加调速控制器进行了单机无穷大系统的低频振荡和三相短路动模实验,动模实验结果表明NOGAC能够提高汽轮发电机的静态和暂态稳定性;在汽轮发电机发生失步故障后,投入NOGAC能够很快将发电机拉入同步;NOGAC是对调速汽门实施的1种连续平滑调节,具有优于汽门快关的调节特性。     

基于锁相环技术的直流机调速与调速系统模拟

介绍了锁相环技术用于直流电动机（动模发电机的原动机）调速与调速系统模拟的方法及其相关技术,即同步相位的选择方法以及转速的开环调节与闭环比例积分调节的无扰切换。并且给出了水轮机调速系统的阶跃响应和正弦响应实验结果。实验结果表明该系统结构简单、灵活,转速调节平稳,完善了动模水轮机或汽轮机调速系统的动态模拟,为在调速系统研究发电机的稳定控制方法奠定了良好的基础。     

汽轮发电机的变结构调速控制

提出了一种汽轮发电机的变结构调速控制器,目的在于通过快关汽门来改善电力系统的暂态稳定性。对电机－无穷大系统进行了暂态稳定的仿真分析,结果表明：这种变结构控制显著地改善了电力系统的暂态稳定极限。     

汽轮发电机励磁与汽门协调无源性控制

论文利用协调无源性方法，对汽轮同步发电机系统进行励磁控制和汽门调节，达到功角和输出电压的稳定性．文中采用四阶双输入模型，由backstepping方法得到汽门控制输入，再用协调无源性设计励磁控制部分，使得整个系统达到反馈无源，保证了系统的渐近稳定性。由于在控制器的设计中，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。通过仿真，证实了设计思想的正确性与控制方法的有效性。     

异步化汽轮发电机和同步汽轮发电机闭环阻尼特性的比较研究

以派克方程为基础,建立同步汽轮发电机单机无穷大系统线性化数学模型,该模型以机端电压偏差作为反馈进行励磁控制;同时建立异步化汽轮发电机在同步旋转X-Y轴系下的单机无穷大系统线性化数学模型,以深入分析双通道励磁控制策略对异步化汽轮发电机及其系统的影响。利用所建模型,对同步汽轮发电机和异步化汽轮发电机的闭环阻尼特性进行分析和比较。通过比较,揭示出同步汽轮发电机在引入快速励磁后可能导致电力系统发生低频振荡的原因,指出合理选取异步化汽轮发电机反馈励磁控制系数能够有效提高系统的静态稳定性、增强系统阻尼并有效遏制低频振荡。最后分析异步化汽轮发电机闭环阻尼特性与反馈励磁控制系数的关系,进一步明确异步化汽轮发电机在提高电力系统稳定性方面较同步汽轮发电机更具优势。     

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,应用该方法要显著提高电力系统的暂态稳定性。     

异步化汽轮发电机和同步汽轮发电机开环阻尼特性的比较研究

以派克方程为基础,分别建立了同步汽轮发电机和异步化汽轮发电机考虑等效阻尼绕组作用的单机无穷大系统线性化数学模型。利用所建模型,对考虑等效阻尼绕组作用的同步汽轮发电机的开环阻尼特性进行了分析;在此基础上,同时对异步化汽轮发电机的开环阻尼特性进行分析;并对异步化汽轮发电机和同步汽轮发电机的开环阻尼特性进行比较研究。通过比较,阐述了异步化汽轮发电机的开环阻尼特性与电机参数、系统参数以及运行状态的关系,展示了异步化汽轮发电机在提高电力系统稳定性方面较同步汽轮发电机的优势,进一步完善了异步化汽轮发电机的研究理论。     

基于神经网络的非线性汽门控制器鲁棒逆推设计

针时汽轮发电机调速系统,提出了一种新的神经网络逆推控制方法,实现了汽门开度控制。首先,构造汽轮发电机的动态模型状态空间表达式,使之适合于逆推控制设计方法;假设模型系统动态完全已知,得到逆推控制器并证明了其稳定性;提出了基于神经网络的逆推控制律,利用神经网络补偿系统模型中的不确定项。该方法无需回归矩阵计算及参数线性化的假设．神经网络连接权值可在线调节,能够保证跟踪误差和网络连接权一致有界。仿真结果证明了其有效性。     

汽轮发电机调速系统附加H∞鲁棒分散控制

利用H∞控制理论的干扰抑制方法提出一种汽轮发电机调速系统附加鲁棒分散控制（GAHDC）策略,理论分析表明：通过提取发电机输出有功功率波动（ΔPc)的变化量,使GAHDC只对故障后的功率振荡有抑制作用,利用ΔPc作为输入扰动变量,避免了发电机方程的非线性问题;GAHDC只包含发电机调速系统的参数,与发电机的运行状态以及系统参数无关;在多机系统中,GAHDC不会对其他发电机的稳定性有危害作用,即GAHDC不存在参数协调和安装地点选择问题。3机和无穷大系统的三相短路仿真实验结果说明,故障后不稳定的系统在GAHDC作用下成为稳定;在惯性时间常数大的发电机上安装GAHDC,抑制振荡的速度较快,当系统中所有发电机都装设GAHDC时,故障后系统中功率振荡持续的时间是最少的。GAHDC实现了发电机的分散稳定控制。     

异步化汽轮发电机和PSS装置阻尼特性的比较研究

建立了加装PSS并考虑等效阻尼绕组作用的同步汽轮发电机单机无穷大系统线性化数学模型;同时建立了双通道励磁控制策略下异步化汽轮发电机在同步旋转X-Y轴系下的单机无穷大系统线性化数学模型。利用所建模型,对加装PSS后同步汽轮发电机的阻尼特性与采用双通道励磁控制策略的异步化汽轮发电机进行了分析和比较。通过比较,揭示了加装PSS后同步汽轮发电机阻尼特性得到改善的原因,分析了异步化汽轮发电机阻尼特性与励磁控制系数的关系,指出异步化汽轮发电机的同步转矩系数和阻尼转矩系数与发电机运行状态无关,明确异步化汽轮发电机在提高电力系统稳定性方面比PSS装置更具优势。     

同步发电机调速系统附加H∞鲁棒分散控制

发电机与系统之间的关联有功功率波动△Pe是危害发电机稳定性的主要扰动，同时△Pe代表着电力系统的非线性和耦合特性，在调速系统中用它作为控制器的一个输入变量，将避免非线性和耦合问题。该文利用H∞控制理论的干扰抑制方法，针对汽轮机和水轮机模型，提出了一种调速系统附加鲁棒分散控制（GAHDC）策略。单机无穷大系统的仿真结果验证了GAHDC可提高汽轮发电机和水轮发电机稳定性的效果，GAHDC实现了发电机的分散稳定控制。     

利用暂态能量分析同步发电机调速控制对稳定性的控制效果

故障期间形成的暂态能量造成发电机的摇摆振荡，故障切除后，该暂态能量（TE）是增加还是减少将决定发电机的振荡是增幅还是减幅，TE反映了发电机稳定性受到危害的程度.以单机无穷大系统为例，给出了不同故障类型下TE随时间变化的曲线，分析了汽轮机模型、水轮机模型以及调速系统附加鲁棒控制（GAHC）对TE的影响.通过理论分析和对比仿真实验得到的TE和转速曲线表明：汽轮机调速系统有助于TE衰减，水轮机的水锤效应在故障开始后的一段时间内不利于TE的衰减;从理论上证明了GAHC加快TE衰减提高同步发电机稳定性的作用;利用TE能够定量直观地评价控制方法对发电机稳定性的控制效果。     

汽轮发电机快关汽门大扰动过程中转子各部分阻尼强弱对比

汽轮发电机转子大齿导条、铁心和导电槽楔等阻尼结构可为系统动态过程提供正阻尼,而大扰动过程中磁场饱和、畸变和集肤效应等因素使得三部分阻尼呈现非线性作用。为了定量描述汽轮发电机大扰动过程中转子三部分阻尼结构作用的强弱,本文将时步有限元法与多项式逼近法相结合,研究了汽轮发电机快关汽门大扰动过程中三部分阻尼结构单独作用和共同作用时的转子阻尼系数,分析了转子各部分阻尼结构对汽轮发电机阻尼作用强弱的影响。最后,提出了一种能够提高汽轮发电机阻尼转矩系数的转子阻尼结构。研究结果可为汽轮发电机转子结构设计,及如何提高发电机的稳定性提供理论基础和技术支持。     

汽轮发电机组多变量鲁棒控制系统的智能设计

汽轮发电机级的汽门调节回路与励磁调节回路之间存在较强的交连，且同步发电机本身具有振荡倾向，电网等值参数的经常变动又造成系统的摄动。因此，汽轮发电机组需要汽门与励磁相协调的多变量控制，而且控制系统必须有充分的鲁棒性。采用常规的控制系统设计方法往往需要多次试凑和仿真，且不一定能获得满意的效果。该文建议采用正规矩阵参数优化（OPNORM）方法，并结合利用智能设计软件Intel Des3.0，以设计汽门与励磁的多变量控制系统，所得控制效果可明显优于其他设计方法，而控制器却可比其他方法简单得多。特别是，由于借助智能设计软件备有的知识库，以实现设计参数的自动选取，设计人无须具备高深的控制理论修养，便可完成高水平的设计，该文叙述了设计某125MW汽轮发电机组的多变量鲁棒控制系统的过程和结果。     

一种发电机稳定监控的实现方法

介绍了一种利用转子位置检测器和发电机功角转速测量装置监视发电机稳定性,同时配以调速侧电力系统稳定器（ＧＰＳＳ）提高发电机静态稳定性的原理及实现方法,单相接地模实验结果表明,功角稳定判据显示直观,采用ＧＰＳＳ缩短了发电机恢复稳定的时间,提高了电机的静态稳定性,该方法为实施发电机及电网稳定性的监视和控制提供了一种可地方案。     

基于虚拟仪器技术的原动机及其调速系统模拟

介绍了基于虚拟仪器技术的动模实验室原动机(汽、水轮机)及其调速系统模拟的原理和方法,进行了原动机(汽、水轮机)及其调速系统模拟的软件和硬件的设计。并进行了仿真实验,仿真结果表明该系统转速调节平稳,能很好地模拟原动机及其调速系统的自平衡特性,水锤效应,容积效应等各项特性,为动模实验的真实性奠定了基础。     

基于虚拟仪器技术的原动机及其调速系统模拟

介绍了基于虚拟仪器技术的动模实验室原动机(汽、水轮机)及其调速系统模拟的原理和方法,进行了原动机(汽、水轮机)及其调速系统模拟的软件和硬件的设计.并进行了仿真实验,仿真结果表明该系统转速调节平稳,能很好地模拟原动机及其调速系统的自平衡特性,水锤效应,容积效应等各项特性,为动模实验的真实性奠定了基础.     

考虑时滞影响的汽轮发电机汽门开度的广域H∞控制

研究了汽轮发电机汽门开度的广域H∞控制,讨论利用线性矩阵不等式进行H∞控制器设计的方法及步骤,除考虑时滞影响外,还计及了外部扰动和建模误差等不确定因素。以联接到远方系统的汽轮发电机为例,进行了存在广域测量系统时滞影响的发电机汽门的H∞控制器设计。所设计的控制器具有很好的对时滞的不敏感性,并可以抑制外部干扰,保持电力系统的动态稳定。     

用于实训教学的自动同期、励磁实训系统改造

本文主要介绍了由发电机动模实验机组、直流电动机调速装置、发电机励磁调节装置、同期并网装置组成的自动同期、励磁实训系统。     

火电机组OPC超速保护动作特性分析

火电机组超速保护系统(OverspeedProtectController简称OPC)是一种抑制发电机组超速的保护控制,其作用是在汽轮机出现超速时,关闭所有调节汽门,防止汽轮机转速进一步升高。它取代了传统液压调节系统的微分器,对发电机跳闸、甩负荷、103%额定转速限制更精确可靠。OPC主要功能是:当汽轮机转速达到3090r/min(额定转速的103%)时关闭所有调节汽门,汽轮机转速恢复至3000r/min后,重新开启调节汽门维持汽轮机转速在3000r/min;发电机跳闸后快速关闭所有调节汽门,汽轮机转速恢复至3000r/min后,重新开启调节汽门维持汽轮机转速在3000r/min。尽管OP…