励磁控制理论简介共37页文档

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
ω
sTW 1
y1
sTW 2
y2
1 sTW1 x1 1 sTW 2 x2
y5 +
+
Pe
sTW 3
y3
K2
1 sTW 3
x3 1 sT7
x4
K3 y4
1 sT8 (1 sT9 )5
y6 -+
励磁控制理论简介
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
-20
超前滞后环节补偿特性
PSS环 节 补 偿 特 性
-40
补偿后实测特性
-60
0
2
4
6
8
10
12
14
Δω (rad/s)
单输入PSS
Pe
sT
1 sT
K PSS
11
sT1 sT2
1 1
sT3 sT4
UPSS
U PS SK PS1 1 S T T 1 2s s1 1 T T 4 3s s1 T w T sw s
xk 1T T xkT(ukuk 1)
隔直环节和超前滞后环节
❖ 隔直环节
y Ts u 1Ts
yTsuu 1 uux 1Ts 1Ts
yk1uk1 xk1
❖ 超前滞后环节
y 1T1s u 1T 2s
y1T 1su(1T 1) 1 uT 1u
1T 2s
T 2 1T 2s T 2
PSS的特点
❖ 优点
0.7
0.6
0.5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
t(s)
三相接地实验（动模试验）
❖ V=1.05, P=0.45, t=1s时 发生三相接地 故障，0.2s后 故障消失。
P.U.
1.1
1
0.9
0.8
机端电压
有功功率
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
t(s)
线性最优励磁控制
0.6
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
t(s)
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
xxxx6785 x9
UP SS
y11 K1 y10 1 sT5
y9 1 sT3
y8
1 sT1
y7
x12 1 sT6 x11 1 sT4 x10 1 sT2
-4%阶跃(动模试验)
1.2
❖ P=0.57，
1.1
t=1s时给定
1
值由1.08突
0.9
P.U.
变为1.04
0.8
机端电压 有功功率
❖ 微分控制的作用跟偏差信号的变化趋势有关， 通过微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， 使偏稳大态时误，差超减调小量， 较提 大高 ，控 调节制时精间度较等长。。但当当TTDD 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。
望值一致。
Δω
ΔPSS -ΔPe
θPSS
K f f
Kf
dTJ
Pe
KPΔPe
Δδ
❖ 国家电网公司企业标准S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0.2~2Hz范围内
PSS输出的力矩向量对应轴在超前+10°~-45°。

PSS补偿特性图
120
100
80
60
40
角度
20
0
Kf/Kp环 节 补 偿 特 性
❖ 一种多变量PID
V
PID
+
Ef
P
PID
+
+
F
PID
❖ △Ef=KV× △V＋KP× △ P＋KF× △F
1%阶跃
1.1
P=0.7, t=1s时给定 1.05
值由1突变为1.01； 1
t=7s给定值由1.01 0.95
突变为1.0
0.9
0.85
机端电压 有功功率
P.U.
0.8
0.75
0.7
0.65
❖ KPSS=3，T1=0.09s，T2=0.031s，T3=0.3s ❖ T4=0.99s，Tw=2.3s
惯性环节 x 1 u的离散化 1Ts
有x+Ts·x=u, 即dx/dt=(u-x)/T ❖ 令控制周期为h, ε =h/2, 离散化得到
xk 1xk(xk 1xk)(uk 1uk)
T
❖ 化简得到
PID控制的实现
❖ 控制规律
G(s)U E((ss))Kp1T1IsTDs
❖ 传递函数
u(t)KPe(t)T 1 I 0 te(t)d tTD d d(te t)
PID控制的数字实现
❖ PID控制输出的累加形式
u(kT)KPe(kT)TTI jk0e(jT)TTDe(kT)e(kTT)
k
KPe(kT)KI e(jT)KDe(kT)e(kTT)
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
j0
❖ 控制偏差的增量形式
u ( k ) K P e ( k T ) e ( k T T ) K I e T ( k ) K D e ( k T ) 2 e ( k T T ) e ( k T 2 T )
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
比例 微分 积分
励磁电压
机端电压
Efd
Ut
发电机
比例参数的作用和影响
❖ 对稳态特性的影响
加大比例控制KP，在系统稳定的情况下，可以减小 稳态误差，提高控制精度，但加大KP只减小误差， 却不能完全消除稳态误差；
❖ 对动态特性的影响
比例控制KP加大，会使系统的动作灵敏、响应速度 快；KP偏大，振荡次数变多，调节时间加长，当KP 太大时，系统会趋于不稳定。若KP太小，又会使系 统的响应缓慢。
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
给定值 Ref
+ －
电压 偏差
PID控制