多机电力系统的分散变结构励磁控制

设计了针对一类具有非匹配不确定性的非线性大系统的分散变结构控制器,将反演控制理论、块控原理和变结构控制理论相结合,处理系统中的非匹配不确定性,有效改善系统的动态性能。将所研究的分散变结构控制方法,应用于多机电力系统的励磁控制中,使含有不确定参数的非线性系统在外扰动的情况下具有很好的鲁棒镇定性。给出了控制器设计过程。对两区域四机系统进行仿真,结果表明,所设计的分散变结构励磁控制器能够使系统受到扰动后快速稳定,兼顾提高稳定性和增强系统鲁棒性的优点。

输出函数在单输入单输出非线性控制系统设计中的重要作用

深入研究了输出函数在非线性控制设计中的作用,指出输出函数在非线性控制设计中的一个重要功能是对闭环系统进行极点配置。并提出了一个对非线性控制系统具有一定普适性的输出函数形式。讨论了如何选择和确定该输出函数以及如何通过该输出函数来实现对系统闭环极点进行配置的方法。文中主要针对单输入单输出系统进行讨论,并以发电机励磁控制系统为例,给出应用实例。仿真结果表明按文中提出的观点选择输出函数,所设计的控制律能很好地协调发电机励磁控制系统各状态量的动、静态性能,不仅提高了发电机的动态稳定性,而且能准确地将发电机的端电压Uf 控制在其给定值上运行,不会因受扰而发生静态偏移。

同步发电机励磁非线性预测控制

介绍了一种新的非线性控制器设计方法 :使用预测控制理论对非线性系统进行控制 ,并将这种方法应用于单机 无穷大系统励磁控制。得到了一种以有功功率、角速度和机端电压作为变量的非线性系统的控制规律。仿真结果表明 :该方法既能改善功角稳定性 ,又能改善发电机端电压的动态特性 ,比目前认为较好的微分几何等方法更有效、更实用。

发电机励磁的非线性解析模糊控制

该文引入非线性函数建立了一种新的解析模糊控制器用于发电机的电压控制,并引入变结构控制的思想来进行附加励磁控制,建立了一种发电机模糊励磁控制器结构,并兼顾电压调节精度和增强阻尼要求进行电压控制与稳定控制的协调。对所论非线性解析模糊控制器的动态特性分析表明所论控制器为一本质非线性PID控制器。在控制过程中,所论模糊控制器的规则基于误差和误差变化率的大小在线调整,因而具有规则自适应的特性。实际使用时,无需进行控制规则的设计,只需根据工程控制经验对控制参数进行初选,简化了控制设计。仿真研究表明:所论模糊励磁控制器可以提高发电机的电压控制精度和电力系统的稳定性。

复杂系统非线性励磁控制的数字仿真研究

对一个 IEEE 典型的 13 机系统进行了数字仿真。比较了在其中一台发电机上装设比例积分微分控制器(PID)、电力系统镇定器(PSS)、线性最优励磁控制器(LOEC)和非线性励磁控制器(NEC)四种励磁控制器,对整个系统的暂态稳定的影响。仿真结果表明,非线性励磁控制器与采用其他三种控制器相比,电力系统的暂态稳定性有较明显的改善。在多机系统中的主力发电机组上装设非线性励磁控制器,将对整个系统的大干扰稳定性有明显的改善,从而揭示了非线性励磁控制(NEC)较其它 3 种励磁控制方式具有更优越的性能。

多机电力系统神经网络最优励磁控制器

针对多机电力系统,提出了一种基于辨识的神经网络实时最优控制器(NNOEC),在所设计的控制器中,神经网络被用来根据系统状态量的变化实时调整最优控制的反馈增益矩阵,使控制器能够适应不同的运行点和干扰种类。并始终提供最优控制输出。针对多机系统中神经网络训练样本不易获得的问题,提出了一种等效的设计方法,并采用非线性最小二乘辨识法对系统参数进行辨识,在辨识的基础上通过线性最优控制理论计算出用于神经网络训练的样本。三机系统中的数字仿真结果表明,所训练出的NNOEC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。

基于模糊自调整PID技术的励磁控制器研究

结合模糊控制理论和常规PID励磁控制器,提出了模糊自调整PID励磁控制技术。选取自并励励磁模型作为对象,在MATLAB软件下对常规PID励磁控制与模糊自调整PID励磁控制进行仿真研究。结果表明,模糊自调整PID励磁控制能有效地改善系统的动态品质,提高系统的抗干扰能力,对运行状态改变时模型变化的鲁棒性有较大提高。

TCSC与水轮发电机励磁和水门的多指标非线性协调控制

采用多指标非线性控制设计方法,对TCSC与水轮发 电机的励磁和水门进行了协调控制设计。设计过程表明:多指标非线性设计方法能较好地解决多输入多输出高阶非线性控制系统的设计问题,并且对于具有非最小相位环节的水轮发电机非线性控制系统也能有效地解决其设计问题。文中所设计的多指标非线性协调控制律能有效地协调系统各状态量的动、静态性能,既提高了系统的稳定运行能力,改善了系统各状态量的动态响应特性,又能很好地保证机端电压、有功输出和TCSC阻抗这些反应系统输出特性状态量的控制精度。仿真结果表明:TCSC与发电机进行协调控制,有利于提高系统的稳定运行能力,因此, 在一次系统电气特性允许的情况下,应考虑将TCSC的安装地点尽量选择在靠近发电厂一侧,以便实施TCSC与发电机的协调控制。

基于直接转矩控制电励磁同步电机转子励磁电流控制策略

同步电机转子励磁电流控制方式直接影响电机的运行特性。针对直接转矩控制电励磁同步电机提出一种全速度范围内转子励磁电流优化控制策略,它直接利用转矩给定和定子磁链给定计算出转子励磁电流给定值。仿真和实验结果表明:额定转速以下转子励磁电流较小,降低了转子绕组的发热;额定转速以上转子励磁电流较大,提高了电机负载能力;恒转矩区和恒功率区之间转换不需要设定过渡区,过渡平滑;全速度范围内电机的外功率因数均近似等于1。

同步发电机迭代学习励磁控制器的仿真研究

基于迭代学习控制理论提出了一种非线性迭代学习控制律,并将其应用于同步发电机的励磁控制,采用Matlab中的Simulink工具箱对单机?无穷大系统及两机系统进行了仿真研究,结果表明了该控制方法的有效性和通用性,且具有很强的维持机端电压的能力,与常规PID控制器和线性迭代学习控制律相比其收敛速度明显加快,有利于提高电力系统稳定性。

基于轨迹灵敏度的多回直流紧急功率提升策略

直流闭锁故障后,需要择优选择参与紧急功率提升的直流,为此提出一种基于轨迹灵敏度选择最优直流进行紧急功率提升的方法。首先确定各回直流线路故障后对应的领先机组,然后通过计算提升非故障直流线路功率对稳定性改善的灵敏度确定最优的直流功率提升措施,配合直流送端发电机组励磁控制,可以取得良好的控制效果。利用该方法,进一步给出云电外送5回直流的紧急功率提升策略。仿真计算表明,所提方法可以大幅减少直流闭锁故障后的切机量,显著提高系统稳定水平。

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组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 ,应用该方法可显著提高电力系统的暂态稳定性。

利用虚拟阻抗改善电励磁同步发电机弱磁控制性能

由于阵风的影响,电励磁直驱风力发电机可能存在超速引起的定子过电压问题,本文通过电流矢量图分析了电励磁同步发电机(EESG)的弱磁控制范围。在EESG控制系统中可以通过降低转子侧励磁电流来实现弱磁控制,但由于转子侧电感值过大导致弱磁控制响应较慢。提出一种利用虚拟电感实现快速弱磁的方法,仿真和实验结果表明基于"虚拟电感"的EESG弱磁控制方案具有较快的动态响应。

电力系统中控制系统的可靠性预计

介绍了可靠性预计应用于控制系统设计的若干概念 ,提出控制系统的典型可靠性模型和预计方法 ,并给出一个典型控制系统———发电机励磁控制系统的可靠性数据。

基于神经网络的模型跟踪自校正励磁控制研究

运用神经网络技术完成电力系统被控模型的精确在线辨识，在寻求具有良好稳定性能和强鲁棒性的参考模型基础上，完成了发电机励磁自校正调节器的设计，并通过计算机仿真给出控制结果，与固定点线性最优励磁方式相比。

双电源复合励磁稀土永磁同步发电系统的研究

研究了一种新型双电源输出的复合励磁稀土永磁同步发电系统。该系统包括双电源发电机子系统、励磁调节子系统和保护及监控子系统。重点论述系统的运行原理及软、硬件设计,并通过实验表明,该发电系统具有稳定性好和可靠性高等特点。

多机系统发电机时滞反馈励磁与STATCOM的非线性鲁棒协调控制

广域反馈信号的时滞性使得包含广域信号的电力系统变成时滞动力系统。利用Pade近似逼近时滞环节,将时滞影响隐含在系统动态方程的系数中,静止同步补偿器(STATCOM)的动态特性用一阶微分方程形式的可控无功电流源表示,推导了含多台STATCOM的多机系统的电磁功率表达式。基于伪广义Hamilton系统理论,将包含STATCOM和时滞反馈励磁的多机系统表示成伪广义耗散Hamilton系统形式。利用L2干扰抑制控制方法得到考虑广域信号时滞性及转移电导的发电机励磁和STATCOM的协调控制策略。4机2区域系统的仿真结果表明,与传统的分散控制器相比,所提考虑时滞影响的非线性鲁棒协调控制器能够有效地抑制系统振荡,且具有一定的时滞不敏感性。

电励磁风力发电系统机侧控制策略研究

电励磁同步电机在水电、火电中已得到了广泛应用,在风力发电中的应用也逐步受到关注。针对电励磁同步电机在风电中的具体应用,建立了其在MT轴坐标系下的数学模型。详细介绍了一种采用MT轴系感应电势辨识磁链的方法,有效解决了传统电压模型中存在的积分零点漂移问题。基于MT轴系数学模型给出了详细的矢量控制策略。在MATLAB/Simulink 7.11环境下建立了电励磁同步电机和机侧变流器的仿真模型。仿真结果表明在风速和转矩变化的情况下,系统能够稳定运行,气隙磁链观测准确,控制效果良好。

长江科学院水电机组控制设备技术最新进展与展望

当下我国水电事业进入了高质量发展的新阶段。针对水轮机调速器和同步电机励磁两个专业领域的技术现状进行了阐述,展现了控制理论研究和特种机型调节模式方面取得的进展,以及双核励磁调节器的主要技术特点,综述了长江科学院近10多年来在水电机组控制设备技术创新、产品创新和行业标准制定等方面的主要研究成果。并对水轮机调速器和同步电机励磁技术为实现“碳达峰”与“碳中和”目标作出更大贡献的发展前景进行了展望,指出研究人员必须提高调速系统与励磁系统的可靠性和智能性,并做到自主可控。

基于三电平变换器励磁的双馈感应发电机低电压穿越性能研究

采用三电平拓扑结构变换器对高压大功率双馈感应发电机进行励磁,研究其低电压穿越性能。在电网电压跌落时,提出用于低电压状态下的基于比例电压的控制方案,同时控制电机侧变换器和网侧变换器。仿真结果表明,采用三电平拓扑结构变换器,可以对高压大功率的双馈感应发电机进行低电压穿越控制,而且提出的基于比例电压的控制策略可以避免变换器电流过流和饱和,同时又能快速向电网中注入无功功率,为电网快速恢复提供支撑。