发电机励磁控制系统调节器的抗扰设计

在认真研究了发电机励磁系统数学模型后，明确了机械功率是励磁系统的 一个确定型(非随机的)扰动这一物理事实。指出过去在设计励磁调节器时， 所做的发电机调速器不动作这一假设是不妥当的。据此提出了发电机励磁调节 器的抗扰设计方案。即在通常的最优励磁调节器中引入一个伺服补偿器，该 伺服补偿器实质是引入了发电机端电压偏差的积分反馈。数字仿真表明该设计方 案有效地解决了过去设计的最优励磁调节器所存在的静态性能较差的问题，相 应所设计的抗扰励磁调节器能真正做到维持发电机端电压在给定值上运行，且 有良好的功角特性。     

发电机励磁控制系统的无静差最优控制

在设计发电机励磁控制系统调节器时,通常假设发电机的调速器不动作,即认为发电机输入机械功率不变.事实上这一假设在发电机运行过程中是不成立的.本文指出发电机输入机械功率是励磁控制系统的一个扰动量,并基于这一物理事实,提出了发电机无静差最优励磁调节器的设计构想,即在通常的状态调节器中增设发电机端电压偏差的积分反馈.从理论上较好地解决了该调节器的设计方法,使得设计过程简易而有条理.文中给出了设计实例,并进行了数字仿真,其结果是令人满意的.     

基于自抗扰控制技术的发电机励磁控制方法

采用合理的发电机励磁控制方案对改善电力系统扰动稳定性有着重要的作用.探讨了二阶自抗扰控制器,并将其技术应用于发电机励磁系统.经同步发电机自抗扰励磁控制仿真验证,设计的自抗扰励磁控制器,对不确定的模型和系统的内外扰表现出更强的适应性和鲁棒性,能快速抑制发电机端电压的大幅振荡,有效地改善系统的动态品质,提高系统的稳定水平.     

U型非线性抗扰励磁控制律设计

提出了一种以发电机端电压偏差（∑Ｕｆ）为控制目标的非线性励磁调节器设计方案。所设计的非线性励磁控制律的动、静态两方面的性能均优秀,能有效地抑制机械功率对发电机端电压的扰动,且调压措施明确,是一种较适用于工业实用的非线性励磁控制律。     

发电机外部故障切除后励磁调节器调整特性分析

励磁调节器对改善发电机的调压特性起了积极作用,但对电流测量值引入后的分析不足。为了研究电流测量值对励磁调节器调整特性的影响,建立发电机自动励磁电压和固定励磁电压并网运行两种仿真模型,并利用戴维南等效电路对励磁调节器中的电流进行分析。仿真分析结果表明,励磁调节器在稳定机端电压的同时会加剧发电机与系统间的振荡,而引入的电流测量值是由发电机电势与系统电势相量差振荡产生呈低频振荡特性的交流电流,该电流会加剧发电机与系统间的振荡。最后通过进一步仿真验证了该理论分析的正确性。     

基于线性最优控制和积分控制的励磁控制器设计

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,基于同步发电机的派克模型推导出了供设计线性最优励磁控制规律用的单机无穷大系统的线性化状态空间方程。以该方程为基础,设计了一种同时以机端电压、有功功率、无功功率、角速度、功角作为反馈量的线性最优励磁控制器,将发电机功角、无功功率这两个与稳定性和品质密切相关的重要参量引入控制规律。同时,为了提高机端电压的调节精度,基于稳态调整与动态调节区分开来的思想,将积分调节引入励磁控制规律。通过Matlab进行算例仿真,结果表明所设计的励磁控制规律与传统规律相比,能够有效地提高电力系统在大、小扰动下的稳定性,同时在电压调节精度方面亦有所改善。     

基于最优极点配置的光伏并网逆变器控制

提出了一种带伺服补偿器的逆变器增广系统的最优极点配置和重复控制结合的单相光伏并网控制技术。分析了基于LCL型滤波器单相光伏并网逆变器的数学模型,详细介绍了带伺服补偿器的逆变器的增广系统状态反馈控制的原理和设计方法,并引入了最优极点配置法,利用非主导极点提供的自由度来提高系统的动态抗扰能力。简单介绍了并网逆变器的重复控制技术,设计了基于伺服补偿器逆变器增广系统的最优极点配置状态反馈极点配置和重复控制相结合的复合控制系统。仿真结果验证了理论分析的正确性以及控制策略的可行性。     

基于最优变目标策略的励磁系统与SVC协调控制

发电机励磁系统以及静止无功补偿器(SVC)对远距离输电系统的稳定性有很大影响。文章基于单机无穷大系统的非线性模型,建立了包括状态变量发电机机端电压在内的状态空间方程,提出了一种最优变目标控制(OVAC)策略,根据励磁系统和SVC不同的控制目标分别采用不同的控制策略,从而协调控制这两种控制器。仿真结果表明,该策略能够有效提高故障时发电机的无功出力,并能提高系统阻尼,抑制振荡,同时改善系统的功角和电压稳定性。     

基于非线性最优和PID技术的综合励磁调节器研究

对于非线性系统的同步发电机而言，当它偏离系统工作点或系统发生较大扰动时，如果仍然采用基于PID技术的电力系统稳定器，就会出现误差。为此，可以将其用基于非线性最优控制技术的励磁调节器代替。但是，非线性最优控制调节器存在着对电压控制能力较弱的缺点。提出了一种能够将非线性最优励磁调节器和PID技术的电力系统稳定器有机结合的新型励磁调节器的设计原理，即把PID控制能在工作点有效控制和非线性最优控制能够精确描述同步发电机运行状态的优点结合起来，从而对发电机进行有效的控制。仿真验证表明：该方法是可行的。     

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。     

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。     

基于模糊神经网络的发电机励磁控制器的研究

在分析发电机励磁控制系统的基础上将模糊控制理论和神经网络技术有机结合,提出了基于模糊神经网络(FuzzyNeural Network,FNN)的智能型励磁控制策略,构造了具有双FNN模型结构的励磁控制器.所构建的FNN励磁控制系统不仅保留了模糊控制的功能,而且具有体现励磁控制非线性特征的能力,能更精确地反映系统的动态变化过程,具有更强的鲁棒性和适应性.     

基于目标状态方程的非线性预测励磁控制器的设计

提出了一种新的非线性系统控制设计方法：定义系统的状态变量与其参考轨迹之间的偏差为目标状态方程,并以此状态方程为基础,运用预测控制理论,针对单机无穷大系统进行非线性预测控制设计,得到了一种以机端电压、有功功率和角速度为反馈变量的非线性预测励磁控制规律.该控制规律包含了跟踪误差的未来信息,以便提高跟踪速度和改善控制效果.仿真结果表明：该方法不仅能有效地解决发电机机端电压静态偏移问题,而且能很好地镇定发电机的机械振荡,比以功角偏差为输出函数和以机端电压偏差为输出函数的非线性微分几何控制法更有效、更易于实现.     

SVC与发电机励磁无源协调Backstepping控制

采用无源协调性的思想方法,对发电机励磁和静止无功补偿器(SVC)同时进行协调控制和调节.利用Backstepping的设计方法得到SVC的控制设计,并根据协调无源性的特点,得到了发电机励磁的控制,使整个系统的功角和电压达到双重稳定的效果.由于整个设计过程没有采用任何线性化的处理,充分利用了系统的非线性,保证了本文所提出的控制律在非线性系统中的适用性.利用单机无穷大系统进行研究,仿真结果证实了本文所提出的控制律的有效性和正确性.     

Augmentation of transient stability using a superconducting coiland adaptive nonlinear control

The very nonlinear nature of the generator and system behaviour following a severe disturbance precludes the use of classical linear control techniques. In this paper, a nonlinear adaptive excitation and a thyristor-controlled superconducting magnetic energy storage (SMES) unit is proposed to enhance the transient stability of a power system with unknown or varying parameters like equivalent reactances of the transmission lines. The SMES unit is located near the generator bus terminal in a power system. A nonlinear feedback control law is found which linearizes and decouples the power system. An adaptive control law is used to design the controller for the generator excitation and SMES system. Simulation results demonstrate that the proposed controller can ensure transient stability of a single-machine-infinite-bus system under a large sudden fault which may occur near the generator bus terminal     

交流励磁发电机的非线性最优励磁控制

本文将状态反馈线性化的思路应用于交流励磁发电机的励磁控制系统中,得出一套新型实用的交流励磁发电机非线性励磁控制规律.利用该模型通过最优励磁策略对单机无穷大系统进行仿真研究.仿真结果表明,所设计的控制方式能有效地提高系统的动态稳定性和暂态稳定性.     

多机电力系统分散鲁棒励磁控制器的研究

提出了一种能够有效提高多机电力系统稳定性的分散鲁棒控制策略。采用发电机机端电压的相角和幅值表示发电机与系统其他部分的相互联系,并且针对由调速器的不稳定调节造成的发电机输入机械功率的波动,以及由电网中无功功率和有功功率的突然变化引起的发电机机端电压幅值与相角的扰动,应用鲁棒控制原理设计励磁控制器,从而实现多机电力系统的分散协调控制。仿真研究的结果表明了这种控制策略的有效性。     

多机电力系统发电机组最优变目标控制的研究

在故障后系统新的平衡点在线预测的基础上,提出了一种新的发电机组励磁和调速相协调的最优变目标控制策略。它不仅能够最大限度地挖掘励磁调节器和调速器对系统暂态稳定的控制能力,而且利用发电机组的就地信息实现了分散预测与控制,便于工程应用。对一个3机9节点系统的仿真结果表明,在线预测方法总能够快速预测到最近的系统故障后新的平衡点,引导最优变目标控制系统快速收敛,而且对不同的网络结构和故障类型具有一定的自适应能力,提高了系统暂态稳定性,改善了系统的动态品质。     

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。