基于混合智能優(yōu)化方法的同步發(fā)電機勵磁控制策略研究.pdf

1、同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中一種重要的控制系統(tǒng)，對電力系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運行起著至關重要的作用。隨著我國經(jīng)濟建設的持續(xù)發(fā)展，電力系統(tǒng)不斷擴大，大型同步發(fā)電機勵磁控制研究成為了一個研究熱點，而快速勵磁方式的廣泛使用促進了對勵磁控制系統(tǒng)的進一步研究。由于勵磁控制系統(tǒng)是一個具有時變性、多時滯環(huán)節(jié)且高度非線性的復雜控制系統(tǒng)，當系統(tǒng)的工況改變時，系統(tǒng)的動態(tài)特性會隨之顯著改變。此時，采用單純PID 控制策略的線性控制器往往不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性

2、的要求，只能通過切機、制動等故障處理方式避免系統(tǒng)進一步失穩(wěn)。勵磁控制器參數(shù)優(yōu)化方法是解決上述問題最直接有效的手段，傳統(tǒng)的控制器參數(shù)調整大多采用時域或頻域下的人工靜態(tài)整定，缺乏對突發(fā)擾動信號的制約，控制參數(shù)不具備自適應性，難以實現(xiàn)不同工況下發(fā)電機安全、穩(wěn)定運行。因此，如何設計出結構簡單，且能有效提高復雜非線性勵磁控制系統(tǒng)調節(jié)品質的勵磁控制器并研究其參數(shù)優(yōu)化方法成為本文所關注的重點。
　　 本文針對同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)所具有的復雜

3、非線性，在全面分析同步發(fā)電機特性基礎上，結合模糊理論及先進智能優(yōu)化方法，對水力發(fā)電機組勵磁控制系統(tǒng)建模、參數(shù)優(yōu)化方法及控制策略進行了系統(tǒng)深入的研究，進一步開展了基于非線性勵磁控制系統(tǒng)的理論研究，提出了基于模糊理論與混合智能優(yōu)化方法的勵磁控制策略體系。論文的主要研究工作及創(chuàng)新成果歸納如下：
　　 （1）針對大型同步發(fā)電機特性及勵磁系統(tǒng)研究需求，建立了同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)數(shù)學模型，重點研究了同步發(fā)電機電壓、電流、力矩等能量關

4、系，分析了勵磁系統(tǒng)的基本控制規(guī)律及其靜、動態(tài)特性。根據(jù)研究與工程的需求，對理論模型進行相應簡化得到本文仿真用的實用勵磁控制系統(tǒng)模型，為后面章節(jié)研究提供理論支持。
　　 （2）針對勵磁控制系統(tǒng)的復雜非線性，結合模糊理論與經(jīng)典PID 控制規(guī)律，提出一種非線性系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化策略，對比分析兩種模糊模型的基礎上，設計出一種基于Mamdani模糊模型的模糊PID 勵磁控制器，在不考慮系統(tǒng)精確建模的情況下，實現(xiàn)多工況下勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。最后經(jīng)

5、過對比實驗，驗證了該方法的有效性。
　　 （3）粒子群優(yōu)化是近年來智能優(yōu)化方法中的研究熱點。在深入分析粒子群算法機理基礎上，提出了一種基于碰壁反彈策略的自適應粒子群優(yōu)化算法。通過實例仿真，比較了該算法與另外兩種常見粒子群算法在勵磁系統(tǒng)控制中的計算精度和收斂速度。
　　 （4）針對智能進化算法在勵磁系統(tǒng)控制參數(shù)優(yōu)化中的早熟問題，引入混沌搜索概念，研究采用Tent 混沌映射，產(chǎn)生更均勻的搜索空間，并在此基礎上提出了兩級混沌搜