采用大功率电力电子全控器件的新型励磁系统

为了提高电力系统的稳定性,提出了一种基于全控器件的新型励磁系统,该励磁系统能通过励磁控制,以及与机端系统交换无功功率,为系统提供双重阻尼。新型励磁系统采用最优协调控制策略,在PSASP环境下进行的单机无穷大系统的数字仿真结果表明,新型励磁系统能够适应运行方式的大范围变化,在大小扰动下较常规自并励励磁系统表现出更好的动态性能。     

基于OVAC的IPC和励磁作用提高暂态稳定研究

针对发电机励磁和相间功率控制器(IPC)对电力系统稳定性的影响,提出了通过相间功率控制器和发电机励磁系统共同作用提高系统暂态稳定性。基于单机无穷大系统的非线性模型,建立了包含励磁系统参数和相间功率控制器控制参数的状态空间方程,并基于最优变目标控制(OVAC)策略,可以得出以励磁系统为基础加以IPC协调的控制规律,通过仿真分析,可以验证该策略能够有效提高系统的暂态稳定性。     

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.     

基于最优变目标策略的TCSC与励磁系统协调控制

发电机励磁系统以及可控串联电容补偿器(thyristor- controlled series capacitor,TCSC)对远距离输电系统的稳定性影响很大。基于最优变目标控制(optimal variable aim control,OVAC)理论,提出了TCSC与励磁系统协调控制的方法。首先针对含有TCSC的单机无穷大系统的非线性模型,建立了状态空间方程;然后利用最优变目标控制理论推导出了TCSC与励磁系统的协调控制规律;最后利用算例进行了仿真验证。仿真结果表明,该策略提高了系统阻尼,有效地抑制了系统的功率振荡,改善了系统的稳定性。     

分散励磁与超导储能装置的干扰抑制控制

提出了一种新的设计多机电力系统中励磁和超导储能装置的分散L₂增益干扰抑制控制器的方法。文中首先建立了含超导储能装置的多机电力系统的动态模型，继而利用递推方法设计励磁和超导储能装置的增益干扰抑制控制器，所得控制器可以利用本地测量量实现。计算机仿真结果说明了所设计的控制器可以提高系统的暂态稳定性，显著改善系统的动态性能。     

应用零动态方法设计发电机励磁控制器简单系统情况

应用系统零动态的概念并根据发电机励磁系统的线性化模型，提出了单机无穷大系统多变量 励磁控制器设计的新方法。由该方法设计励磁控制器不需要求解Riccati矩阵方程，所设计 的 反馈增益系数与发电机摇摆模式的阻尼比之间存在着显式关系式。仿真结果表明，本文所提 出的设计方法与LQR方法比较，设计出的多变量励磁控制器更能有效地改善系统的动态响 应。     

励磁系统动态增益对凸极发电机暂态稳定的影响

由于励磁系统动态增益对凸极发电机动态稳定性有显著影响,为改善电力系统阻尼,多需要调整该动态增益,进而配置电力系统稳定器。但在动态增益对发电机暂态稳定的影响方面,存在某些模糊认识,妨碍了相关工作的开展。文中首先分析了发电机暂态稳定与同步转矩的关系,将研究励磁控制系统动态增益对暂态稳定的影响转化为研究对同步转矩的影响,以便于数学推导。然后,对励磁控制系统动态增益影响凸极发电机同步转矩的机理进行了推导和算例计算,继之以单机系统、两机系统和实际系统仿真。计算和仿真结果表明,励磁系统动态增益在正常范围内变化时,对凸极发电机暂态稳定的影响很小,可以忽略。当为了改善电力系统阻尼而在正常范围内调整励磁控制系统动态增益时,不会对凸极发电机暂态稳定带来明显影响。     

Terminal滑模变结构励磁控制设计及仿真研究

基于Terminal滑模变结构控制,提出了一种新的励磁控制器设计策略。给出了其设计过程,计算了其到达时间,证明了其稳定性。该励磁控制策略以微分几何精确反馈线性化为理论基础,可以推广到多机系统的分散励磁控制中。以线性最优励磁控制器为参照,利用一典型单机无穷大系统,进行了多种扰动下的仿真校验。仿真结果验证了所提励磁控制策略的稳定性和鲁棒性,此外,还发现该控制策略能明显提高系统的电压、功角、频率稳定性。     

Terminal滑模变结构励磁控制设计及仿真研究

基于Terminal滑模变结构控制,提出了一种新的励磁控制器设计策略.给出了其设计过程,计算了其到达时间,证明了其稳定性.该励磁控制策略以微分几何精确反馈线性化为理论基础,可以推广到多机系统的分散励磁控制中.以线性最优励磁控制器为参照,利用一典型单机无穷大系统,进行了多种扰动下的仿真校验.仿真结果验证了所提励磁控制策略的稳定性和鲁棒性,此外,还发现该控制策略能明显提高系统的电压、功角、频率稳定性.     

应用零动态方法设计发电机励磁控制器Ⅰ．简单系统情况

应用系统零动态的概念并根据发电机励磁系统的线性化模型，提出了单机无穷大系统多变量励磁控制器设计的新方法。由该方法设计励磁控制器不需要求解Ｒｉｃｃａｔｉ矩阵方程，所设计的反馈增益系数与发电机摇摆模式的阻尼比之间存在着显式关系式。仿真结果表明，本文所提出的设计方法与ＬＱＲ方法比较，设计出的多变量励磁控制器更能有效地改善系统的动态响应。     

基于SIMULINK集成环境的发电机励磁系统LOC仿真

在介绍线性最优控制理论的基础上，主要基于SIMULINK交互式仿真集成环境对三阶发电机实用模型的励磁系统进行LOC仿真研究，可视化比较了励磁系统最优控制前后的系统输出波形差异，突出指明最优反馈矩阵K的取值对权矩阵Q大范围变动的不敏感性，同时阐释了在设计运行点所获得的固定线性最优控制规律在发电机通常运行范围内的工况自适应性，即采用固定增益在较大运行范围内都可以得到接近最优的动态特性。     

基于极点配置的线性最优励磁控制设计方法

本文将电力系统稳定器(PSS)复数频率设计方法引人到线性最优励磁控制(LOEC)当中来,提出了基于极点配置的线性最优励磁控制设计方法.通过满足一定的阻尼比确定系统的闭环极点,然后采用极点配置的方法确定反馈系数矩阵.单机无穷大系统的数字仿真结果表明,用这种方法设计出来的极点配置LOEC能够适应系统运行方式的大范围变化,在大小扰动下均表现出良好的控制性能.     

基于目标全息反馈法的发电机非线性励磁控制设计

针对单输入非线性控制系统，提出了一种目标全息反馈的非线性控制设计方法(NCOHF)，以解决非线性控制系统的多目标控制问题。该方法可将非线性控制系统的多目标控制问题转化到线性空间中，并均在性能指标中得到约束，从而控制规律包含全部控制目标的反馈信息，形成目标全息反馈的思想。将这种设计思想运用于发电机非线性励磁控制设计中，分别设计得出2种均以机端电压、有功功率和角速度为控制目标的目标全息反馈非线性励磁控制规律(NECOHF)。仿真结果表明：这2种控制规律不仅能有效地镇定发电机的机械振荡，改善系统的稳定性，而且能很好地解决发电机输出特性的控制精度问题。     

频域转矩分析方法的数学实质及适用性判据——LOEC输入功率信号处理方法讨论

结合特征值计算,探讨了应用频域转矩方法分析线性最优励磁控制(LOEC)过程中电磁功率信号两种处理方法的异同.应用选择模式分析(SMA)方法的基本思想,发现并证明了频域转矩分析的数学实质为对应特征值函数的近似处理,其适用条件取决于文中所提出的迭代过程的收敛性.上述结论通过一个实例计算得到了验证.     

基于BP神经网络的最优励磁控制器

设计了一种新型的基于BP神经网络的最优励磁控制器(NNOEC)。在线性最优励磁控制的基础上,利用4层BP神经网络对发电机的运行方式和系统所遭受的干扰类型进行辨识,通过对网络的训练,使得网络能够实时根据发电机的状态量来调节最优控制的反馈矩阵,以适应当前的运行点和所遭受的干扰。仿真结果表明,所设计的NNOEC在系统运行方式较大的变化范围内都能提供很好的控制性能,在大小扰动下均表现出很好的阻尼特性和良好的电压性能。     

交流励磁发电机双通道励磁系统反馈系数的选取原则

详细分析交流励磁发电机励磁控制系统开环时的静态稳定条件,就文献［１］所提出的交流励磁发电机励磁控制模型,用特征根方法分析了该励磁控制系统闭环控制时发电机的静态稳定性,研究了励磁控制系统中有功、无功通道各反馈系数的取值原则,对励磁控制系统的工程设计提供了理论指导。     

同步发电机最优非线性自适应励磁控制器设计

设计了一款最优非线性自适应励磁控制器(Optimal Nonlinear Adaptive Excitation Controller, ONAEC)用于多机电力系统以提升系统故障恢复能力。首先,通过一个高增益扰动观测器(High-Gain Perturbation Observer, HGPO)对由发电机的非线性、不确定性、未建模动态等效聚合而来的扰动进行实时快速估计。随后,该扰动由ONAEC进行在线完全补偿并通过改进樽海鞘群算法(Modified Salp Swarm Algorithm, MSSA)获取其最优控制参数。另外ONAEC具备结构简单、易于实现等优点,且仅需测量发电机功角一个状态量便可实现全局一致的控制性能。最后,进行了两种算例研究,即标称模型以及参数不确定下的三相短路。其仿真结果表明,与比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative, PID)控制和反馈线性化控制(Feedback Linearization Control, FLC)相比,ONAEC能在各种工况下实现最佳的动态性能,有利于系统受到较大扰动后快速恢复稳定运行。     

计及饱和环节的励磁系统吸引域研究

同步发电机励磁系统由于受到物理结构的限制,系统输入含有饱和环节(限幅环节),具有非线性特征。研究发电机励磁系统在计及饱和环节情况下的吸引域,通过Schur补性质将吸引域的求解转化为线性矩阵不等式的求解问题,利用求得的正定矩阵可获得椭球吸引域的3维空间图形,对比多组最优励磁控制律所对应的椭球体位置、体积等信息分析控制律性能及权矩阵对椭球吸引域的影响等相关问题。为获得更大的吸引域,以n维椭球体体积为指标,对多组控制律进行评估和筛选。最后,研究励磁顶值和椭球吸引域体积之间的关系,拟合出两者间定量关系的近似表达式。算例研究表明,提出的方法简单、有效。     

改进的最优控制系统

本文着重讨论了最优控制理论的推广应用，介绍了包含最优输出反馈、最优状态反馈、最优前馈的全最优控制系统的设计方法。     

发电机励磁控制系统故障诊断的神经网络模型

鉴于发电机励磁控制系统是电网进行无功和电压调节的关键控制设备,为确保发电机安全运行,采用先进的人工神经网络的理论和方法完成了励磁系统故障诊断,并建立了一种新型的励磁系统故障诊断4层(含输入层)神经网络模型。采用神经网络方法对励磁系统进行故障诊断的关键在于网络的学习,网络学习又依赖于正确的输入输出样本。因此还收集了一定数量的励磁系统现场运行故障实例和大量的专家知识样本,对于正确调整神经网络中的各参数具有重要的实用价值。