【摘要】：電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行是確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)高效發(fā)展的基本保障,現(xiàn)代電力系統(tǒng)規(guī)模逐漸增大,復(fù)雜度逐漸提高,其內(nèi)部的低頻振蕩問(wèn)題日益突出,嚴(yán)重影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)受低頻振蕩的影響產(chǎn)生過(guò)多起電網(wǎng)故障事件,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,研究更適用于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的控制方法,優(yōu)化發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的控制性能,是眾多措施中最為經(jīng)濟(jì)有效的措施之一。傳統(tǒng)意義上解決低頻振蕩問(wèn)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(yùn)行點(diǎn)附近小范圍線性化的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的,當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)改變時(shí),控制性能必然會(huì)變差。以非線性控制理論為基礎(chǔ),本文也研究了非線性勵(lì)磁控制器對(duì)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(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制的發(fā)展歷程進(jìn)行了全面回顧,對(duì)當(dāng)前發(fā)展的研究現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述,主要包括傳統(tǒng)線性PSS與非線性勵(lì)磁控制器的研究。同時(shí)分析了勵(lì)磁系統(tǒng)工程應(yīng)用與非線性控制方法存在的問(wèn)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(lì)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(yīng)用為背景研究勵(lì)磁系統(tǒng)PSS相位參數(shù)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(shù),達(dá)到最優(yōu)控制效果,為工程現(xiàn)場(chǎng)整定勵(lì)磁控制器參數(shù)提供高效手段。(3)分析了傳統(tǒng)終端滑�？刂破鞯脑O(shè)計(jì)過(guò)程,并設(shè)計(jì)全局快速終端滑模勵(lì)磁控制方法,通過(guò)Lyapunov函數(shù)分析控制器穩(wěn)定性,并通過(guò)仿真驗(yàn)證對(duì)比該方法的高效性。(4)采用輸出反饋設(shè)計(jì)非線性超螺旋滑模(Super-twisting Sliding Mode Controller,SSMC)勵(lì)磁控制器,保證控制器具備端電壓調(diào)節(jié)功能,解決了采用狀態(tài)反饋設(shè)計(jì)控制器無(wú)法控制機(jī)端電壓的問(wèn)題。仿真證明該方法具有較強(qiáng)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(shí)現(xiàn)，對(duì)輸出電壓與參考值比較后進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)，該方法主要實(shí)現(xiàn)端電壓控制，具有一定的調(diào)節(jié)作用[6,7]。這種控制器一般采用較大的電壓放大倍數(shù)，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性與調(diào)壓精度之間存在問(wèn)題，不能有效改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能且對(duì)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性沒(méi)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(zhì)的飛躍，線性多變量反饋控制的發(fā)展，，彌補(bǔ)了單變量控制存在的問(wèn)題，顯著改善了電力系統(tǒng)的抗干擾能力[8]，這一階段國(guó)內(nèi)外均研發(fā)出了不同類型的勵(lì)磁控制器，大部分得到了發(fā)展和應(yīng)用。（1）美國(guó)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSSPSS 以單變量控制為基礎(chǔ)，保留 PID 控制電壓的功能，在原有控制器輸入信號(hào)點(diǎn)疊加一個(gè)以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 、頻率 f 或者功率P 為輸入的并列控制信號(hào)，PSS 可提供附加力矩抑制低頻振蕩。其結(jié)構(gòu)一般由輸入信號(hào)、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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且便于實(shí)際應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)外勵(lì)磁系統(tǒng)中普遍被采用。

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文越的控制性能。第七章：對(duì)本文設(shè)計(jì)的 PSS 相位參數(shù)優(yōu)化軟件與勵(lì)磁控制方法的特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，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(shù)優(yōu)化與非線性勵(lì)磁控制器兩大內(nèi)容。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP273;TM31

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