基于預測控制理論的勵磁控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著全國電網的互聯(lián)、超高壓電網的建設，電網的安全性日益突出，對電力系統(tǒng)的模型要求更加精確和嚴謹，對電力系統(tǒng)控制的要求也更加及時和準確。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)已經不單單是用于建立發(fā)電機電壓、維持發(fā)電機電壓的穩(wěn)定。而是從電網的角度要求它發(fā)揮作用，即應用自動控制的最新理論與技術，將一個自然的、聯(lián)系較松弛的電力系統(tǒng)逐漸改變?yōu)橐粋€受控的、聯(lián)系較緊密的系統(tǒng)。由已有的研究與實驗結果表明，勵磁控制是改善和提高電力系統(tǒng)電壓和功角穩(wěn)定最為有效且經濟的技術手段，目前

2、，勵磁控制策略也是各種控制理論在電力系統(tǒng)中應用是否可行的試金石。 本文以自動控制理論和發(fā)電機勵磁控制技術為依托，在了解勵磁控制系統(tǒng)研究的意義、研究動態(tài)以及實際應用的基礎上，在理論上立足于引入先進控制策略，達到改善勵磁系統(tǒng)控制效果，增強電力系統(tǒng)穩(wěn)定能力的目的；在應用方面，盡量滿足控制裝置實用性與可靠性的要求。 本文的研究工作，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)應用預測控制理論，將其用于對電力系統(tǒng)勵磁控制，推導出基于模型預測控制

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

4、著提高電力系統(tǒng)在大小擾動下的動態(tài)特性，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 (3)根據(jù)理論推導，對預測勵磁控制策略進行數(shù)字化實現(xiàn)。為驗證基于模型預測控制理論的勵磁控制規(guī)律的實際控制效果，以四方利水公司已有的技術為基礎平臺，研制出一臺勵磁調節(jié)器試驗樣機。該勵磁調節(jié)器的硬件以DSP為核心、采用開放式的模塊化結構設計；軟件以模塊化設計為主導思想，分層、分模塊進行程序編制，并嵌入所推導的基于模型預測理論的控制規(guī)律的程序。該樣機目前能實現(xiàn)勵磁的閉環(huán)控制，并