双轴励磁同步发电机的实用线性最优励磁控制

本文研究了双轴励磁同步发电机的实用线性最优励磁控制。以易于测量的物理量作为状态变量,并推导出相应的双轴机系统线性状态方程以及线性最优励磁控制规律.计算机仿真结果表明:采用该励磁控制的双轮机能较大幅度地提高系统的静态稳定性和暂态稳定性.     

二轴励磁同步发电机非线性最优励磁控制

研究了二轴励磁同步发动机的非线性最优励磁控制。考虑系统非线性特性推导出非线性成励磁控制规律,并与单轴及二轴励磁同步发电机线必成励磁控制进行了比较。仿真结果表明,本文提出的控制方案大大地改善了电力系统静态及暂态稳定性。     

基于输入-输出线性化的交流励磁发电机控制

根据单机无穷大系统中交流发电机(ACEG)的状态方程,推导出ACEG的四阶控制模型。基于模型的多变量、非线性,将输入-输出线性化理论应用到交流励磁发电机的控制中,得到输入-输出线性化方程。对线性方程用线性最优控制,得出以发电机功角、有功功率和无功功率为反馈控制量的非线性励磁控制规律。对线性化中重要的零动态问题进行了研究,保证所得控制系统的稳定性。单机无穷大系统仿真结果表明,这种输入-输出线性化的控制对增强系统稳定性具有一定的作用。     

交流励磁发电机励磁控制系统建模与仿真

在分析交流励磁发电机原理的基础上,介绍了交流励磁发电机标么值方程和定子磁场定向的矢量控制策略,推导了基于发电机标么值方程的定子磁场定向矢量控制方程,励磁电源采用交一交变频器,建立了基于MATLAB/Simulink的交-交变频器和励磁控制系统仿真模型,进行了有功功率、无功功率调节仿真,结果证明了所建模型可实现交流励磁发电机有功功率、无功功率的解耦控制.     

基于逆系统内模算法的交流励磁发电机

在建立交流励磁发电机空间状态方程的基础上,运用逆系统方法将交流励磁发电机精确线性化成有功功率和无功功率两个一阶线性子系统,并运用内模控制算法对其进行优化以提高系统的稳定性。提出了交流励磁发电机的基于逆系统内模控制策略,并进行了仿真实验。仿真结果表明,该方法能够实现对发电输出功率的解耦控制,并具有更高的控制精确度和稳定性。     

基于变结构控制的交流励磁变速恒频风力发电机励磁控制研究

根据交流励磁变速恒频风力发电系统的特点,将矢量控制技术应用于双馈发电机励磁控制.双馈异步发电机的数学模型在m-t坐标系下,是一个非线性耦合系统.引入逆系统方法将原系统线性化解耦,构造出伪线性系统.设计伪线性系统的变结构控制律.建立双馈发电机的励磁控制仿真模型.仿真结果表明,矢量控制与变结构控制相结合的控制策略能够实现系统输出有功功率、无功功率的独立解耦控制.变结构控制与PI控制相比,具有更好的动态响应性能.     

交流励磁发电机励磁控制

本文提出了一种新的交流励磁发电机励磁控制模型,利用该模型对发电机有功、无功、转速调节特性进行了仿真研究,结果表明,该方法能实现有功、无功和转速的独立控制,且具有良好的动态性能。     

基于全模糊控制器的交流励磁发电机励磁控制系统研究

交流励磁发电机具有超越传统同步发电机和异步发电机的优良特性，在风力发电、抽水蓄能等变速恒频发电领域有着广泛研究和应用。该文利用模糊控制技术自适应能力强、鲁棒性好等优点提出了一种不依赖于交流励磁发电机精确数学模型的励磁控制方案，建立并详细分析了交流励磁发电机的全模糊解耦励磁控制模型。设计了全模糊励磁控制器并建立了双PWM变换器励磁的交流励磁发电机实验系统。实验结果展现了该文所提的智能模糊励磁控制策略具有优良的动静态控制性能，在提高交流励磁发电系统的参数自适应能力和鲁棒性等方面具有重要的实用意义。     

交流励磁发电机参数变化时的解耦励磁控制

考虑电机参数在运行中的变化,提出了计及交流励磁发电机主磁路饱和数学模型及修理后的动态同步轴系励磁控制模型。并对发电机有功、无功、转速的调节特性进行了仿真研究,为实际励磁控制系统的工程设计提供了理论依据。     

三峡左岸电站励磁系统综述

同步发电机励磁控制是改善电力系统稳定性最有效而又经济的手段之一,研究同步发电机励磁控制对电力系统来说具有重要的意义.本文描述了三峡左岸电站发电机组THYRIPOL励磁系统的组成和基本原理,通过试验及运行分析,给出了实测励磁控制器的性能参数,对励磁系统的研究提出了新的课题.     

基于输入对状态反馈线性化的非线性励磁控制

将输入对状态反馈线性化的思想应用于发电机励磁控制系统,得出了一套实用的发电机非线性励磁控制规律,应用此方法和采用状态反馈精确线性化的方法推导出的非线性控制规律具有一致性,且比基于微分几何理论的状态反馈精确线性化方法更加简单实用。仿真证明该文提出的非线性励磁控制器在系统发生大扰动时比常规的AVR+PSS更能抑制系统的振荡,对增强系统稳定性具有一定作用。     

双轴励磁同步发电机的微分反馈非线性最优励磁控制

本文在微分几何理论的基础上，提出了更简明、更适合工程用的面向多输入系统的微分反馈补偿物理精确线性化方法，解决了电力系统控制设计中的强非线性问题及鲁棒性问题，并据此推导了双轴励磁同步发电机的微分反馈非线性最优励磁控制规律。仿真结果表明，所设计的控制方式能较大幅度地提高系统的动态稳定性和暂态稳定性。     

MICROPROCESSOR BASED NONLINEAR EXCITATION CONTROLLER FOR SYNCHRONOUS MACHINES

ABSTRACT

The synchronous machines in power systems have the excitation systems of field winding to improve the transient stability of power systems. The synchronous machines are nonlinear systems, however, the excitation systems have been designed based on linearized systems, because the stability analysis of nonlinear systems is difficult and the generalized control method of nonlinear systems has not been developed yet.

This paper proposes a nonlinear excitation controller for synchronous machines in power systems. For the sake of simplification of the nonlinear state feedback control, this paper considers both the transient stability and the suppression of the rotor swings in transient conditions. The effect of the automatic voltage regulator (AVR) for the synchronous generator is not discussed here. This controller is designed based on Lyapunov's direct method that can directly judge the stability of nonlinear systems. The usefulness and validity of the proposed excitation controller are confirmed by numerical simulations and experiments. The microprocessor based generator excitation system that consists of a nonlinear controller, state variable detector, and PWM inverter, is constructed. The nonlinear excitation controller can improve the transient stability of synchronous machines.     

基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度的暂态稳定最优励磁控制

为进一步降低电力系统暂态稳定控制代价,提出通过最优控制系统快速动态装置的设定值来保证系统在故障情况下的暂态稳定性。基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度法,提出暂态稳定最优励磁控制二次规划模型,通过调整发电机电压调节器参考电压设定值来控制系统的稳定性。根据单机无穷大母线等值,在暂态稳定最优励磁控制模型中引入严格的暂态稳定判据;并借助轨迹灵敏度和稳定裕度指标提高计算效率。采用稳定裕度指标后避免寻找临界稳定轨迹,从而节省大量仿真时间。在新英格兰39节点10机系统和某省级692节点138机实际系统上的仿真结果验证了所提算法的可行性和有效性。     

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。     

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。     

Decentralized nonlinear coordinated excitation and steam valve adaptive control for multi-machine power systems

In this paper, a decentralized nonlinear coordinated excitation and steam valve adaptive control combined with a modified high-order sliding mode differentiator is designed for multi-machine power system stability enhancement. The proposed control scheme is based on Lyapunov’s direct method and requires only local information on the physically available measurements of relative angular speed, active electric power and terminal voltage with the assumption that the power angle and mechanical power input are not available for measurement. Each synchronous generator is considered as a classical fifth order model that includes turbine dynamics. The simplicity of the proposed scheme and its robustness with respect to large perturbations, change in operating point and parameter uncertainties constitute the main positive features. Simulation results in the case of the Kundur 4-machines 2-area power system show the effectiveness, robustness and superiority of the proposed scheme over the classical AVR/PSS.     

利用局部指标进行电压稳定在线监控的研究

章利用局部电压稳定指标Ｌｊ进行电压稳定弱节点在线电压稳定局部监控的研究,给出了利用Ｌｊ指标确立负荷节点的相关发电机集和发电机的相关负荷集的方法,讨论了发电机励磁极限对系统稳定状态的影响,并在此基础上提出了一种局部在线监控的方案。     

励磁控制系统随机暂态稳定性数值分析方法

在励磁控制系统非线性模型中考虑发电机随机扭振对励磁调节动态过程的影响,建立一类励磁控制系统的随机模型,即伊藤型随机非线性励磁控制模型,由此探讨励磁控制系统在随机扰动下暂态稳定性的数值分析问题。基于蒙特卡罗原理和非线性系统数值解方法,提出随机励磁控制系统暂态稳定性的数值算法和流程,包括了随机扰动模拟、系统模型求解的数值方法、稳定概率以及解过程的均值等计算公式。最后,以随机励磁控制系统的数值仿真结果分析发电机随机扭振对励磁控制性能的影响,验证了所提出的分析算法的正确性和有效性。     

一种5kHz逆变串联型高频激励融冰电源及其控制策略研究

输电线路覆冰会危害电力系统安全稳定运行,高频激励融冰作为一种新型的融冰方法,具有可在线融冰的技术发展前景。高频激励电源是该融冰技术的核心装置,文中研究了一种5kHz高频激励融冰电源。通过H桥功率单元模块串联实现大功率的输出,采用载波相移调制技术降低开关频率,增大逆变器的输出电压及功率。提出了一种在双闭环控制的基础上增加一个电压幅值外环的控制方法,有效地改善了系统的动态性能和稳定性,消除了系统静差,得到了良好的输出波形。仿真验证了高频激励电源设计及其控制方法的可行性。