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同步發(fā)電機勵磁控制分析

【摘 要】 一般來(lái)說(shuō),在電網(wǎng)系統中最有效和最經(jīng)濟的控制手段就是同步發(fā)電機自并勵靜態(tài)勵磁控制。在目前的絕大部分電站中,都是利用同步電機自并勵靜態(tài)勵磁控制系統,這是電力系統中的重要組成部分。同步發(fā)電自并勵靜態(tài)勵磁控制能夠有效降低電壓的波動(dòng),提高系統的抗干擾能力并且有效維護電力系統的穩定運行,對于整個(gè)電力系統能否安全穩定的運行起到關(guān)鍵的作用。本文針對同步電機自并勵靜態(tài)勵磁控制系統進(jìn)行了較為全面的分析研究,對同步發(fā)電自并勵靜態(tài)勵磁控制的發(fā)展現狀及設計方法步驟上作了簡(jiǎn)單概括的基礎上,提出了穩定控制的方法。 
  【關(guān)鍵詞】 同步發(fā)電 自并勵靜態(tài)勵磁控制 穩定控制 
  同步發(fā)電自并勵靜態(tài)勵磁控制一直是研究比較活躍的領(lǐng)域,隨著(zhù)電網(wǎng)規模的不斷壯大,對于電力系統的穩定性和安全性提出了更高的要求。近年來(lái),隨著(zhù)控制理論的大力推進(jìn),同步發(fā)電自并勵靜態(tài)勵磁控制系統已經(jīng)滿(mǎn)足了這一要求。而且隨著(zhù)我國電力事業(yè)的大力發(fā)展,在同步發(fā)電自并勵靜態(tài)勵磁控制上已經(jīng)取得了相當可觀(guān)的成果,但是與西方發(fā)達國家相比還存在著(zhù)較大的差距,因此我國在同步發(fā)電自并勵靜態(tài)勵磁控制系統的控制上要腳踏實(shí)地的解決理論和實(shí)際的問(wèn)題,使我國的電力事業(yè)得到進(jìn)一步的發(fā)展。 
  1 同步發(fā)電自并勵靜態(tài)勵磁控制系統的發(fā)展現狀 
  早在20世紀40年代,就出現了自動(dòng)控制電壓調節裝置,這就是早期的同步發(fā)電自并勵靜態(tài)勵磁裝置的雛形。這種調節裝置采用的是機端電壓偏差來(lái)作為反饋量按照一定的比例進(jìn)行調節。早期的自動(dòng)電壓控制系是運用古典控制理論中的根軌跡法來(lái)確定控制器的運行參數,實(shí)現調節電壓的變化值。古典自并勵靜態(tài)勵磁控制的研究對象是線(xiàn)性定常系統經(jīng)過(guò)運算來(lái)確定控制器的比例參數。但是這種簡(jiǎn)單的自并勵靜態(tài)勵磁控制系統存在著(zhù)很大的缺點(diǎn)就是穩定能力差,必須經(jīng)常手動(dòng)調節控制器參數。當控制器毀壞時(shí),控制參數可能會(huì )失去比例控制導致電壓瞬時(shí)增大,燒毀設備。到了60年代,現代控制理論得到了很大的發(fā)展,然后就逐漸取代了40年代的自動(dòng)電壓調節器。一些機構研究的AVR-PSS得到了迅速的普及,這種系統具有一套縝密的設計理論,使得同步發(fā)電控制得到了優(yōu)化。70年代出現了大系統分散控制理論,但是這種控制理論不能保持同步發(fā)電的穩定性。直到80年代后期,各地學(xué)者提出了魯棒控制系統的理論,解決了控制系統在預定的參數和結構擾動(dòng)下部門(mén)能保持系統穩定性和可用性的缺陷。直到近幾年的發(fā)展,同步發(fā)電自并勵靜態(tài)勵磁控制系統才取得了飛速的發(fā)展。同步發(fā)電自并勵靜態(tài)勵磁控制系統是利用多種控制理論的綜合,在現代控制理論基礎上提出的智能控制理論,從整個(gè)控制理論的發(fā)展上來(lái)看,很難憑借一種控制規律來(lái)實(shí)現電壓的穩定控制和解決實(shí)際自并勵靜態(tài)勵磁控制,往往多種控制理論相結合才能取得更好的控制效果。同步發(fā)電自并勵靜態(tài)勵磁控制系統就是多種控制方式綜合的一種控制系統,它有效的實(shí)現了多機系統之間的協(xié)調。 
  2 自并勵靜態(tài)勵磁同步發(fā)電機工作原理 
  自并勵靜態(tài)勵磁發(fā)電機分為轉子和靜子兩大部分,其中轉子部分是旋轉的,由自并勵靜態(tài)勵磁繞組、旋轉整流器和交流自并勵靜態(tài)勵磁機的電樞繞組構成。靜子指的是自并勵靜態(tài)勵磁發(fā)電機的靜止不動(dòng)的部分,包括;自并勵靜態(tài)勵磁發(fā)電機的自并勵靜態(tài)勵磁繞組,發(fā)電機的電壓整流裝置和副自并勵靜態(tài)勵磁機等部件。交流式的自并勵靜態(tài)勵磁發(fā)電機可以實(shí)現自勵或者他勵。自并勵靜態(tài)勵磁發(fā)電機的永磁磁路和電自并勵靜態(tài)勵磁路是相互隔離的,兩者之間在工作時(shí)是互不影響的,但是他們之間公用一套定子繞組。 
  3 同步發(fā)電自并勵靜態(tài)勵磁控制器的設計 
  3.1 模糊PID自并勵靜態(tài)勵磁控制 
  模糊PID自并勵靜態(tài)勵磁控制器不僅可以根據系統的控制輸出的參數來(lái)不斷更新三個(gè)控制參數,而且可以在現代的電網(wǎng)系統中具有良好的動(dòng)靜態(tài)表現,而且可以有效的應付各種問(wèn)題。但是,目前模糊PID控制器會(huì )導致控制精度降低而且缺乏系統性,沒(méi)有辦法實(shí)現控制目標。 
  模糊推理得到的結果得到的仍然是一個(gè)模糊的集合。但是在發(fā)電機實(shí)際工作中,只有一個(gè)值是正確的,也只有這一個(gè)正確的值才能驅動(dòng)或者控制發(fā)電機運行。因此在模糊推理的集合中找出最優(yōu)值的過(guò)程就叫做精確化過(guò)程,這個(gè)過(guò)程可以采取多種方法進(jìn)行計算,當然在使用不同的方法時(shí)得到不同的結果也是正常的,但是這些值的上下誤差不會(huì )很大,否則就是計算方法的錯誤,應重新選定方式。通常最常用的的方式是:重心法,取中法和加權平均法。 
  模糊自并勵靜態(tài)勵磁控制系統對發(fā)電機機端的電壓偏差和偏差的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監測,然后同時(shí)反饋到發(fā)電機系統,使發(fā)電機得到最優(yōu)的運行方式。 
  3.2 常規PID控制器 
  常規的PID控制器在實(shí)際應用中非常普遍,這種控制器具有自己的優(yōu)點(diǎn)。在現代控制中,這種常規控制器結構比較簡(jiǎn)單、穩定性良好、工作性能可靠的優(yōu)點(diǎn)。 
  每次改變PID控制裝置中的參數運行時(shí),控制程度就會(huì )發(fā)生變化,控制器的輸出也會(huì )發(fā)生變化??刂茀抵饕ㄈ齻€(gè)環(huán)節:比例控制環(huán)節、積分控制環(huán)節和微分控制環(huán)節。 
  3.3 步發(fā)電機自并勵靜態(tài)勵磁控制器 
  自并勵勵磁系統沒(méi)有交流勵磁機,因此控制器的控制作用就可以直接來(lái)控制轉子繞組的勵磁電流。在他并勵勵磁裝置中,因為有交流勵磁機而且是旋轉部分,是不可以控制的,也就不能控制轉子繞組的勵磁電流。在自并勵勵磁控制中只有通過(guò)時(shí)間常數進(jìn)行補償,才能提高勵磁系統的快速性。 
  4 結語(yǔ) 
  自并勵靜態(tài)勵磁控制系統在整個(gè)電力系統中具有不可替代的優(yōu)勢,通過(guò)本文提出的各種設計方式中,有效的提高了勵磁系統的動(dòng)態(tài)響應過(guò)程,對于發(fā)電機的穩定運行具有重要的現實(shí)意義。 
  參考文獻: 
  [1]高峰,等.一種實(shí)用的自適應靜態(tài)勵磁控制方法.電力系統自動(dòng)化,2013,4(4):78-79. 
  [2]韓英鐸.最優(yōu)勵磁控制用于遠距離輸電系統的穩定性[J].清華大學(xué)學(xué)報,2013,1(2):89-90. 
  [3]張曉彬.積分型線(xiàn)性最優(yōu)勵磁控制設計[J].電力系統自動(dòng)化,2014,10(2):31-32.



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