【摘要】：電網穩(wěn)定運行是確保國民經濟高效發(fā)展的基本保障,現代電力系統(tǒng)規(guī)模逐漸增大,復雜度逐漸提高,其內部的低頻振蕩問題日益突出,嚴重影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。國內外電力系統(tǒng)受低頻振蕩的影響產生過多起電網故障事件,造成巨大的經濟損失。因此,研究更適用于現代電力系統(tǒng)的控制方法,優(yōu)化發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的控制性能,是眾多措施中最為經濟有效的措施之一。傳統(tǒng)意義上解決低頻振蕩問題最有效的措施是加裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(Power System Stabilizer,PSS),由于電力系統(tǒng)是典型的非線性系統(tǒng),這一方法是在系統(tǒng)運行點附近小范圍線性化的基礎上進行設計的,當系統(tǒng)運行點改變時,控制性能必然會變差。以非線性控制理論為基礎,本文也研究了非線性勵磁控制器對提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用,論文主要工作如下:(1)本文首先概述了電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念與研究意義,對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制的發(fā)展歷程進行了全面回顧,對當前發(fā)展的研究現狀進行簡要綜述,主要包括傳統(tǒng)線性PSS與非線性勵磁控制器的研究。同時分析了勵磁系統(tǒng)工程應用與非線性控制方法存在的問題。(2)分析了低頻振蕩形成的原因,并在Matlab中建立了海佛容-菲利普斯模型,分析勵磁系統(tǒng)滯后特性,描述了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的原理。以工程應用為背景研究勵磁系統(tǒng)PSS相位參數整定軟件,并采用粒子群優(yōu)化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)優(yōu)化控制器相位參數,達到最優(yōu)控制效果,為工程現場整定勵磁控制器參數提供高效手段。(3)分析了傳統(tǒng)終端滑�？刂破鞯脑O計過程,并設計全局快速終端滑模勵磁控制方法,通過Lyapunov函數分析控制器穩(wěn)定性,并通過仿真驗證對比該方法的高效性。(4)采用輸出反饋設計非線性超螺旋滑模(Super-twisting Sliding Mode Controller,SSMC)勵磁控制器,保證控制器具備端電壓調節(jié)功能,解決了采用狀態(tài)反饋設計控制器無法控制機端電壓的問題。仿真證明該方法具有較強的全局穩(wěn)定性與抗干擾能力,且性能優(yōu)于PSS。
【圖文】：

單變量控制主要靠反饋控制實現，對輸出電壓與參考值比較后進行 PID 調節(jié)，該方法主要實現端電壓控制，具有一定的調節(jié)作用[6,7]。這種控制器一般采用較大的電壓放大倍數，導致系統(tǒng)穩(wěn)定性與調壓精度之間存在問題，不能有效改善系統(tǒng)的動態(tài)性能且對提高系統(tǒng)穩(wěn)定性沒有作用。1.2.2 線性多變量控制這一階段控制器性能有了質的飛躍，線性多變量反饋控制的發(fā)展，，彌補了單變量控制存在的問題，顯著改善了電力系統(tǒng)的抗干擾能力[8]，這一階段國內外均研發(fā)出了不同類型的勵磁控制器，大部分得到了發(fā)展和應用。（1）美國電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSSPSS 以單變量控制為基礎，保留 PID 控制電壓的功能，在原有控制器輸入信號點疊加一個以發(fā)電機轉速 、頻率 f 或者功率P 為輸入的并列控制信號，PSS 可提供附加力矩抑制低頻振蕩。其結構一般由輸入信號、隔直環(huán)節(jié)、超前滯后環(huán)節(jié)、比例放大和輸出限幅組成，通用框圖如圖 1-1 所示。PSS 概念清晰，結構簡單且便于實際應用，在國內外勵磁系統(tǒng)中普遍被采用。

西安理工大學工程碩士專業(yè)學位論文越的控制性能。第七章：對本文設計的 PSS 相位參數優(yōu)化軟件與勵磁控制方法的特點進行總結，今后的工作提出建議。論文主要框架如圖 1-1 所示，主要分為傳統(tǒng) PSS 參數優(yōu)化與非線性勵磁控制器兩大內容。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP273;TM31

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本文編號：2615359