采用协同控制理论的同步发电机非线性励磁控制

提出了一种基于协同控制理论的非线性励磁控制器。首先依据同步发电机励磁控制的基本要求和特点,选择机端电压、有功功率和转子角速度三个变量的偏差的线性组合构成流形,以保证有效控制机端电压和抑制系统功率振荡。然后以同步发电机非线性模型为对象,推导出了非线性协同励磁控制器（Synergetic excitation controller,SEC）的控制律,并根据电力系统的运行特性,探讨了控制器参数的选取原则。最后,单机无穷大系统仿真结果表明,无论在大扰动还是在小扰动下,所提非线性协同励磁控制器比常规的AVR+PSS方式下的励磁控制器都能更快更精确地调节机端电压,还能够有效地抑制系统的功率振荡。     

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。     

改善机端电压的非线性励磁控制

为了提高发电机励磁控制器的控制效果,提出了一种将基于机端电压偏差的比例积分控制和基于微分几何理论的非线性励磁控制相结合的改善机端电压的非线性励磁控制器设计方法。为验证方法的有效性,用MATLAB进行仿真试验。仿真结果表明,所设计的非线性励磁控制器在小扰动和大扰动情况下不仅能较好地保证发电机角速度、功角的稳定,而且能改善机端电压的精度和稳定度。     

一种基于MAC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。通过运用预测控制理论中的模型算法控制(MAC)的设计原理,同时引入机端电压偏差积分项,针对单机无穷大系统进行非线性预测控制设计,得到了一种基于模型算法控制的非线性预测励磁控制器。仿真结果表明:这种设计方法不仅能够有效解决由于原动机阶跃输入扰动带来的发电机机端电压偏差问题,而且改善了功角稳定性和发电机机端电压的动态特性。     

一种基于MAC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.通过运用预测控制理论中的模型算法控制(MAC)的设计原理,同时引入机端电压偏差积分项,针对单机无穷大系统进行非线性预测控制设计,得到了一种基于模型算法控制的非线性预测励磁控制器.仿真结果表明:这种设计方法不仅能够有效解决由于原动机阶跃输入扰动带来的发电机机端电压偏差问题,而且改善了功角稳定性和发电机机端电压的动态特性.     

基于反馈线性化的非线性鲁棒协调励磁控制

提出了结合直接反馈线性化（DFL）和非线性鲁棒控制理论的协调励磁控制器设计方法。DFL从系统的输出方程出发,直接指定含输入量的方程为虚拟控制量,实现系统的线性化。非线性鲁棒协调控制在考虑了系统存在非线性、模型误差、不确定干扰等特点的同时,还考虑了由于负载或调速变化等因素影响时出现的发电机端电压偏移的问题,在以功角为控制目标的控制律中引入了发电机端电压反馈,从而解决了端电压可能存在的偏移问题。仿真分析显示,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,并能对干扰进行有效地抑制。     

同步发电机的非线性PID励磁控制

文章将一种非线性ＰＩＤ控制方法引入发电机的励磁控制。该方法通过引入非线性跟踪微分器和ＰＩＤ控制信号的非线性组合,改善了常规ＰＩＤ受一点线性化所产生的缺陷,又保留了常规ＰＩＤ结构简单,鲁棒性强的特点。在计及发电机角速度误差信号和机端电压误差信号的目标函数基础上,ＰＩＤ参数用ＩＴＡＥ法对以变量Δω设计的控制器进行优化,改善了机端电压的品质。该励磁控制方式鲁棒性强,控制品质好,有利于提高系统的暂态稳定性     

具有多性能指标的汽轮发电机非线性综合控制

提出了一种多指标非线性控制设计方法，该方法通过将输出函数选取为多状态量的线性组合来实现非线性系统的多性能指标控制，从而可在统一的非线性控制设计框架下同时对系统中多个状态量的性能指标提出要求，并可在系统的动态性能和静态性能间进行很好的协调。将所提出的多指标非线性控制设计方法应用于汽轮发电机组的励磁、调速综合控制中，成功地解决了汽轮发电机非线性综合控制中的动、静态性能的综合协调问题。将所设计的汽轮发电机多指标非线性综合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，结果表明所提出的控制律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Uf和输出电磁功率Pe控制在其给定值上运行，不会因受扰而发生偏移。这表明所提出的控制律能很好地协调系统的动、静态性能。     

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.     

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H_∞回路成形理论的舰用同步发电机系统鲁棒性控制研究

介绍了鲁棒控制器设计的回路成形理论方法,设计了舰用同步发电机系统的鲁棒控制器,并按鲁棒控制理论对状态反馈控制进行了研究。仿真研究取得了较为满意的结果。     

水轮发电机组GA模糊控制器研究

模糊控制器设计的困难之一就是确定量化因子和隶属度函数，它们对控制器性能具有重要影响。文中提出用遗传算法（GA）对水轮发电机组模糊控制器进行优化设计，描述了控制器结构，优化算法和动态仿真结果。仿真对比试验表明，经过GA优化的模糊控制器比经过MATLAB NCD工具箱优化的PID控制器具有更好的控制效果和更强的鲁棒性。     

有源滤波器控制器的设计

文章介绍了有原源滤波器控制器的结构和功能以及基于数字信号处理器（DSP）的主控制器和PWM脉冲发生器的基本原理、硬件构成与实现方法。数字仿真和试验装置的实验结果表明，该PWM脉冲发生器精度高、可靠性好，主控制器具有良好的性能。     

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。     

柴油发电机-整流负载系统多变量变增益控制

柴油发电机-整流负载系统是一个多输入多输出的复杂非线性系统，柴油机速度和发电机励磁控制完全耦合。该文利用平均值建模的方法建立了该系统的非线性物理模型，该模型包括了柴油机、同步发电机的主要动态特性以及三相整流桥的非线性特性。该非线性模型进一步简化为带不确定性参数的线性变参数（LPV）形式，并基于稳定性定理提出了一种鲁棒变增益控制器的设计方法，其控制性能用H￥性能指标描述，控制器通过一组线性矩阵不等式（LMI）的数值求解得到。仿真结果表明，该控制器具有良好的跟踪和抗负载干扰性能。     

Robust control of an isolated hybrid wind-diesel power system using Linear Quadratic Gaussian approach

This paper presents the application of the Linear Quadratic Gaussian (LQG) controller for voltage and frequency regulation of an isolated hybrid wind-diesel scheme. The scheme essentially consists of a vertical axis wind turbine driving a self-excited induction generator connected via an asynchronous (AC-DC-AC) link to a synchronous generator driven by a diesel engine. The synchronous generator is equipped with a voltage regulator and a static exciter. The wind generator and the synchronous generator together cater for the local load and power requirement. However, the load bus voltage and frequency are governed by the synchronous generator. The control objective aims to regulate the load voltage and frequency. This is accomplished via controlling the field voltage and rotational speed of the synchronous generator. The complete nonlinear dynamic model of the system has been described and linearized around an operating point. The standard Kalman filter technique has been employed to estimate the full states of the system. The computational burden has been minimized to a great extent by computing the optimal state feedback gains and the Kalman state space model off-line. The proposed controller has the advantages of robustness, fast response and good performance. The hybrid wind diesel energy scheme with the proposed controller has been tested through a step change in both wind speed and load impedance. Simulation results show that accurate tracking performance of the proposed hybrid wind diesel energy system has been achieved.