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1、励磁控制理论简介,宜昌能达通用电气有限责任公司 余翔,目的,介绍各种在励磁控制中得到应用的理论 部分控制理论的实现 通过实验或现场波形对比PID控制,现有的励磁控制理论,PID PID+PSS 线性最优控制 自适应最优控制 非线性控制,PID控制,积分参数的作用和影响,对稳态特性的影响 积分控制能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度。但若TI太大，积分作用太弱，将不能减小稳态误差； 对动态特性的影响 积分时间常数TI偏小，积分作用强，振荡次数较多，TI太大，对系统性能的影响减小。当时间常数TI合适时，过渡性能比较理想。,微分参数的作用和影响,微分控制的作用跟偏差信号的变化趋势有关，通过微
2、分控制能够预测偏差，产生超前的校正作用，可以较好地改善动态特性，如超调量减少，调节时间缩短，允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精度等。但当TD偏大时，超调量较大，调节时间较长。当TD偏小时，同样超调量和调节时间也都较大。只有TD取得合适，才能得到比较满意的效果。,PID控制的实现,控制规律 传递函数,PID控制的数字实现,PID控制输出的累加形式 控制偏差的增量形式,电力系统稳定器(PSS)原理,根据发电机固有频率进行补偿，使之频谱特性与期望值一致。 国家电网公司企业标准中电力系统稳定器整定试验导则要求，需要通过相位补偿，使0.22Hz范围内PSS输出的力矩向量对应轴在超前+10-45
3、。,PSS补偿特性图,单输入PSS,KPSS=3，T1=0.09s，T2=0.031s，T3=0.3s T4=0.99s，Tw=2.3s,惯性环节 的离散化,有x+Tsx=u, 即dx/dt=(u-x)/T 令控制周期为h, =h/2, 离散化得到 化简得到,隔直环节和超前滞后环节,隔直环节 超前滞后环节,PSS的特点,优点 原理清晰 实现简单 抑制低频振荡效果较好 缺点 抑制振荡频率范围窄 有功功率的反调 多机系统中的配合,PSS2A,-4%阶跃(动模试验),P=0.57，t=1s时给定值由1.08突变为1.04,三相接地实验（动模试验）,V=1.05, P=0.45, t=1s时发生三相接
4、地故障，0.2s后故障消失。,线性最优励磁控制,一种多变量PID Ef=KV VKP PKF F,1%阶跃,P=0.7, t=1s时给定值由1突变为1.01；t=7s给定值由1.01突变为1.0,自适应控制,变增益自适应 模型参考自适应 自校正控制,变增益自适应,预置几组控制参数，运行时根据一个或多个辅助变量的大小选取最合适的一组。 具有一定的适应能力，实际仍然是改进的定点控制方式。 设计简单，容易实现。,模型参考自适应,由两个环路组成：内环是调节器和被控对象，外环为参考模型和自适应机构。参考模型经过精心设计，性能优良。这样通过自适应机构使被控对象与参考模型之间的广义误差最小化，从而达到被控对
5、象性能最优。 能够很快跟踪被控对象的变化。 要求零极点对消，很难保证闭环稳定。 参考模型难以设计。,模型参考自适应（续）,参考模型,前馈调节器,被控对象,反馈调节器,自适应机构,u,Yr,广义误差e,+,-,自校正控制,通常由辨识器、控制器参数设计部分和控制器本体三部分组成。这种算法对同步发电机控制过程进行实时辨识，并将辨识参数代入离散的Riccati方程，实时求解最优反馈增益，以得到最优控制输出。理论上该控制器能够保证被控对象始终保持最优性能。,自校正控制（续）,被控对象,辨识器,控制器参数设计,控制器,+,+,y,u0,自适应与PID控制性能的比较,三相短路实验,AOEC现场实验,非线性鲁棒电力系统稳定器,基于多机励磁系统，该模型考虑瞬态凸极效应，并计及了系统中存在的各种不确定性因素的影响；在此基础上将微分几何控制理论与线性方法有机结合，即采用反馈线性化方法将非线性系统精确线性化，然后应用线性控制理论设计其鲁棒控制律，最后代回到所设计的非线性预反馈律中。,非线性鲁棒PSS的控制规律,与常规控制规律不同，甚至在分母中出现了状态变量。,300MW机组2%阶跃实验,PID,PID+NrPSS,进相至-13MVar时的稳定实验,谢谢！,
