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基于单机无穷大系统的线性化模型,结合线性最优控制理论建立了最优励磁控制器用的系统状态方程,求出线性最优励磁控制电力系统稳定器,用Matlab仿真软件在单机无穷大系统的运行状态下进行仿真,仿真结果表明最优励磁控制具备了良好的抗扰动调节性能.

线性最优控制理论线性最优励磁控制器仿真

0引言

在线性最优控制理论中应用同步发电机励磁控制的设计已引起了广泛重视,它突破了古典控制理论单输入、单输出控制的局限,实现了全状态量反馈的最优励磁控制.线性最优励磁控制器( LOEC)可以使远距离输电系统的静稳定极限大为提高,同时改善了系统遭受小扰动时的阻尼特性.

1线性最优控制理论基础

1.1线性最优控制原理

线性最优控制理论是现代控制理论中一个发展比较完善、应用较为广泛的重要分支,其研究的中心问题是选择最优控制规律,以使得控制系统在特定指标条件下的性能

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为最优.

2线性最优励磁控制系统的数学模型

比较精确的同步发电机的数学模型是七阶帕克(Park)模型,其中定子绕组二阶、阻尼绕组二阶、转子运动方程二阶、转子绕组一阶.由于定子绕组和转子绕组的时间常数相对转子绕组的减小,其动态过程衰减速度较快,在适时控制中可以忽略.为了容易实现并满足实时控制的要求,建立线性最优励磁控制系统的数学模型时通常进行如下简化:


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(1)忽略同步发电机的次暂态过程;

(2)忽略同步发电机定子回路及输电线路的电阻;

(3)不计转速变化对电磁过程的影响,近似用恒定阻尼系数D来反映机械阻尼转矩的影响.简化后,同步发电机可用三阶状态方程来描述.如果采用励磁机则需要再增加一阶方程,对于快速励磁系统,则采用三阶发电机状态方程即可.下面,将以单机无穷大系统为例设计其全状态量反馈的最优控制器.


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3线性最优励磁控制器的设计及仿真结果分析

A和B是由网络参数和运行点所确定的系数矩阵.实际程序中选择教材175页例题所用数据进行仿真,仿真运行结果是:系统是稳定的,且是完全可控、完全可观的.

仿真所得曲线如下:

从仿真结果可以看出,对于一般的扰动,最优励磁控制具备了良好的电压性能,并且表现了良好的动态特性.同时值得指出的是,线性最优励磁控制具有全状态量反馈,能够保证系统在过渡过程中各状态量对其稳态值的误差平方的积分最小,所以对系统内的参数摄动不敏感,其控制效果不受振荡频率的影响.

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参考文献:

[1]卢强,王仲鸿,韩英铎.输电系统最优控制[M].北京:科学出版社, 1987.

[2]郭培源.电力系统控制新技术[M].北京:科学出版社, 2001.

[3]吴天明,谢小竹.MATLAB电力系统设计与分析[M].北京:北京国防工业出版, 2004.

参考文献:

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