基于預(yù)測控制理論的勵(lì)磁控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著全國電網(wǎng)的互聯(lián)、超高壓電網(wǎng)的建設(shè)，電網(wǎng)的安全性日益突出，對電力系統(tǒng)的模型要求更加精確和嚴(yán)謹(jǐn)，對電力系統(tǒng)控制的要求也更加及時(shí)和準(zhǔn)確。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)已經(jīng)不單單是用于建立發(fā)電機(jī)電壓、維持發(fā)電機(jī)電壓的穩(wěn)定。而是從電網(wǎng)的角度要求它發(fā)揮作用，即應(yīng)用自動(dòng)控制的最新理論與技術(shù)，將一個(gè)自然的、聯(lián)系較松弛的電力系統(tǒng)逐漸改變?yōu)橐粋€(gè)受控的、聯(lián)系較緊密的系統(tǒng)。由已有的研究與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，勵(lì)磁控制是改善和提高電力系統(tǒng)電壓和功角穩(wěn)定最為有效且經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段，目前

2、，勵(lì)磁控制策略也是各種控制理論在電力系統(tǒng)中應(yīng)用是否可行的試金石。 本文以自動(dòng)控制理論和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制技術(shù)為依托，在了解勵(lì)磁控制系統(tǒng)研究的意義、研究動(dòng)態(tài)以及實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)上，在理論上立足于引入先進(jìn)控制策略，達(dá)到改善勵(lì)磁系統(tǒng)控制效果，增強(qiáng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定能力的目的；在應(yīng)用方面，盡量滿足控制裝置實(shí)用性與可靠性的要求。 本文的研究工作，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)應(yīng)用預(yù)測控制理論，將其用于對電力系統(tǒng)勵(lì)磁控制，推導(dǎo)出基于模型預(yù)測控制

3、原理的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的解析表達(dá)式；比較了以輸出函數(shù)和狀態(tài)空間方程為預(yù)測模型的兩種預(yù)測勵(lì)磁控制策略的動(dòng)態(tài)特性。此外，還應(yīng)用模型預(yù)測控制理論，研究了發(fā)電機(jī)組綜合控制問題，對其控制規(guī)律進(jìn)行了推導(dǎo)。 (2)編寫了電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定程序，對單機(jī)-無窮大系統(tǒng)在多種故障情況下進(jìn)行了數(shù)字仿真，分析和比較了模型預(yù)測控制、PID控制、非線性控制等不同控制策略下勵(lì)磁控制的效果；仿真結(jié)果表明，模型預(yù)測勵(lì)磁控制策略具有較強(qiáng)的適應(yīng)性、同一性和魯棒性，能顯

4、著提高電力系統(tǒng)在大小擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 (3)根據(jù)理論推導(dǎo)，對預(yù)測勵(lì)磁控制策略進(jìn)行數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。為驗(yàn)證基于模型預(yù)測控制理論的勵(lì)磁控制規(guī)律的實(shí)際控制效果，以四方利水公司已有的技術(shù)為基礎(chǔ)平臺(tái)，研制出一臺(tái)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器試驗(yàn)樣機(jī)。該勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的硬件以DSP為核心、采用開放式的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；軟件以模塊化設(shè)計(jì)為主導(dǎo)思想，分層、分模塊進(jìn)行程序編制，并嵌入所推導(dǎo)的基于模型預(yù)測理論的控制規(guī)律的程序。該樣機(jī)目前能實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁的閉環(huán)控制，并