励磁控制理论简介

《励磁控制理论简介》由会员分享，可在线阅读，更多相关《励磁控制理论简介（35页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、励磁控制理论简介宜昌能达通用电气有限责任公司余翔目的v介绍各种在励磁控制中得到应用的理论v部分控制理论的实现v通过实验或现场波形对比PID控制现有的励磁控制理论vPIDvPID+PSSv线性最优控制v自适应最优控制v非线性控制PID控制比例参数的作用和影响v对稳态特性的影响加大比例控制KP，在系统稳定的情况下，可以减小稳态误差，提高控制精度，但加大KP只减小误差，却不能完全消除稳态误差；v对动态特性的影响比例控制KP加大，会使系统的动作灵敏、响应速度快；KP偏大，振荡次数变多，调节时间加长，当KP太大时，系统会趋于不稳定。若KP太小，又会使系统的响应缓慢。 积分参数的作用和影响v对稳态特性的影

2、响积分控制能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度。但若TI太大，积分作用太弱，将不能减小稳态误差；v对动态特性的影响积分时间常数TI偏小，积分作用强，振荡次数较多，TI太大，对系统性能的影响减小。当时间常数TI合适时，过渡性能比较理想。 微分参数的作用和影响v微分控制的作用跟偏差信号的变化趋势有关，通过微分控制能够预测偏差，产生超前的校正作用，可以较好地改善动态特性，如超调量减少，调节时间缩短，允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精度等。但当TD偏大时，超调量较大，调节时间较长。当TD偏小时，同样超调量和调节时间也都较大。只有TD取得合适，才能得到比较满意的效果。 PID控制的实现

3、v控制规律v传递函数dttdeTdtteTteKtuDtIP)()(1)()(0sTsTKsEsUsGDIp11)()()(PID控制的数字实现vPID控制输出的累加形式v控制偏差的增量形式kjDIPkjDIPTkTekTeKjTeKkTeKTkTekTeTTjTeTTkTeKkTu00)()()()( )()()()()()2()(2)()()()()(TkTeTkTekTeKkTeKTkTekTeKkTuDIP电力系统稳定器(PSS)原理v根据发电机固有频率进行补偿，使之频谱特性与期望值一致。v国家电网公司企业标准中电力系统稳定器整定试验导则要求，需要通过相位补偿，使0.22Hz范围内PS

4、S输出的力矩向量对应轴在超前+10-45。 PSS补偿特性图02468101214-60-40-20020406080100120 (rad/s)角度Kf/Kp环 节 补 偿 特 性超 前 滞 后 环 节 补 偿 特 性PSS环 节 补 偿 特 性补 偿 后 实 测 特 性单输入PSSvKPSS=3，T1=0.09s，T2=0.031s，T3=0.3svT4=0.99s，Tw=2.3ssTsTsTsTsTsTKUwwPSSPSS111114321惯性环节 的离散化有x+Tsx=u, 即dx/dt=(u-x)/Tv令控制周期为h, =h/2, 离散化得到v化简得到uTsx11Tuuxxxxkkk

5、kkk)()(111)(11kkkkuuTxTTx隔直环节和超前滞后环节v隔直环节v超前滞后环节uTsTsy1xuuTsuuTsTsy111111kkxuykusTsTy2111uTTusTTTusTsTy212212111)1 (11PSS的特点v优点原理清晰实现简单抑制低频振荡效果较好 v缺点抑制振荡频率范围窄 有功功率的反调多机系统中的配合PSS2A-4%阶跃(动模试验)vP=0.57，t=1s时给定值由1.08突变为1.040123456789100.50.60.70.80.911.11.2t(s)P.U.机 端 电 压有 功 功 率三相接地实验（动模试验）vV=1.05, P=0.4

6、5, t=1s时发生三相接地故障，0.2s后故障消失。0123456789100.10.20.30.40.50.60.70.80.911.1t(s)P.U.机 端 电 压有 功 功 率线性最优励磁控制v一种多变量PIDvEf=KV VKP PKF F1%阶跃P=0.7, t=1s时给定值由1突变为1.01；t=7s给定值由1.01突变为1.00123456789100.60.650.70.750.80.850.90.9511.051.1t(s)P.U.机 端 电 压有 功 功 率自适应控制v变增益自适应v模型参考自适应v自校正控制变增益自适应v预置几组控制参数，运行时根据一个或多个辅助变量的大

7、小选取最合适的一组。v具有一定的适应能力，实际仍然是改进的定点控制方式。v设计简单，容易实现。控制器被控对象变增益机构Yrefu K K L P P L P H K H 模型参考自适应v由两个环路组成：内环是调节器和被控对象，外环为参考模型和自适应机构。参考模型经过精心设计，性能优良。这样通过自适应机构使被控对象与参考模型之间的广义误差最小化，从而达到被控对象性能最优。v能够很快跟踪被控对象的变化。v要求零极点对消，很难保证闭环稳定。v参考模型难以设计。模型参考自适应（续）参考模型前馈调节器被控对象反馈调节器自适应机构uYr广义误差e+-自校正控制v通常由辨识器、控制器参数设计部分和控制器本体

8、三部分组成。这种算法对同步发电机控制过程进行实时辨识，并将辨识参数代入离散的Riccati方程，实时求解最优反馈增益，以得到最优控制输出。理论上该控制器能够保证被控对象始终保持最优性能。自校正控制（续）被控对象辨识器控制器参数设计控制器+yu0自适应与PID控制性能的比较00.511.522.533.544.550.20.250.30.350.40.450.50.55t(s)Pe(P.U.)+5%PSS实 验 有 功 功 率 波 形AOECPID00.511.522.533.544.550.80.850.90.9511.051.1t(s)Vt(P.U.)+5%PSS实 验 电 压 波 形AOE

9、CPID00.511.522.533.544.55-16-14-12-10-8-6-4-2024t(s)辨 识 参 数a1a2a3b1b200.511.522.533.544.55-0.4-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.0500.050.1t(s)自 适 应 最 优 增 益k1k2k3k4k5三相短路实验00.511.522.533.544.550.40.50.60.70.80.911.1t(s)Vt(P.U.)三 相 短 路 实 验 电 压 波 形AOECPID00.511.522.533.544.550.20.40.60.811.2t(s)Pe(P.U.)三 相

10、 短 路 实 验 有 功 功 率 波 形AOECPIDAOEC现场实验0123456789100.550.60.650.70.750.80.850.90.9511.05t(s)P.U.寺 坪 水 电 厂 +4%PSS实 验VtPe非线性鲁棒电力系统稳定器 v基于多机励磁系统，该模型考虑瞬态凸极效应，并计及了系统中存在的各种不确定性因素的影响；在此基础上将微分几何控制理论与线性方法有机结合，即采用反馈线性化方法将非线性系统精确线性化，然后应用线性控制理论设计其鲁棒控制律，最后代回到所设计的非线性预反馈律中。 非线性鲁棒PSS的控制规律v与常规控制规律不同，甚至在分母中出现了状态变量。0001230()()()j ddqq qqqqeNR PSSdddqqjT TTVEE ixxi ii ikkkPiiT 300MW机组2%阶跃实验 PIDPID+NrPSS进相至-13MVar时的稳定实验 谢谢！