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电力系统励磁调节器控制研究

毕晔飞  
【摘要】:随着电力系统的大力发展,大机组、超高压、区域互联已经成为电力系统的主要特点,同时也使电力系统成为一个巨维数、强耦合的复杂非线性系统。目前电力系统的运行已经接近其极限。这就使电力系统的暂态稳定控制成为一个至关重要的问题。一般的控制技术,在实际应用中已经不能够适应电力系统的发展,不能解决电力系统控制中出现的一些难题。因此,采用新的技术手段,对于大规模电力系统的暂态稳定性控制问题变得尤为重要。 本文根据目前电力系统的特点,对作为系统核心部分的同步发电机进行了分析。基于典型的派克(Park)方程,将在实际工程中所运用的参量引入到方程中,对同步发电机在数学上进行了分析。运用模糊控制理论,设计了励磁系统的模糊PID控制器。通过确定模糊控制输入基本论域,计算出量化因子和比例因子,建立输入的隶属度函数,采用重心法进行解模糊,并对系统进行仿真实验。结果证明了设计的控制器能有效提高系统的暂态稳定性。当系统控制需要更强的鲁棒性时,设计了励磁系统的鲁棒控制器。以派克方程为基础,构建了电力系统的三阶实用模型。并且运用泰勒级数的数学理论,对整个系统的模型做了分析,将系统模型进行线性化处理,推导出了简便的电力系统线性模型。接着,通过结合鲁棒H_∞控制理论,以得到的线性模型为基础,引入扰动量,设计了扰动下鲁棒H_∞励磁控制器,将控制问题转化为矩阵不等式的凸化问题。通过采用MATLAB仿真软件对以上控制器进行建模,得出了控制参数和H_∞最小性能指标。仿真结果表明:基于线性模型的H_∞鲁棒励磁控制器能够达到预期效果,有效提高了电力系统的暂态稳定性。


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