喬鶴

（東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，吉林吉林　132012）

發(fā)電機(jī)滑模勵磁控制器設(shè)計(jì)

喬鶴

（東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，吉林吉林132012）

本文結(jié)合了自適應(yīng)逆推法與L2增益干擾抑制以及Terminal滑?？刂?，首先將控制器的推理與設(shè)計(jì)的整個過程加以給出，然后對2區(qū)域4機(jī)系統(tǒng)加以仿真，并深入分析了其仿真結(jié)果，結(jié)果表明Terminal滑模勵磁控制器具備較好的性能，它不僅使得功率振蕩能夠得到快速抑制，并使得電力系統(tǒng)其暫態(tài)穩(wěn)定性得以提高，而且使得機(jī)端電壓得以恒定。

自適應(yīng)逆推法Terminal滑?？刂齐娏ο到y(tǒng)

本文結(jié)合了自適應(yīng)逆推法與L2增益干擾抑制以及Terminal滑?？刂?，以便使得控制效果最佳，并將它求出。新的控制方法能夠鎮(zhèn)定非線性系統(tǒng)，盡管非線性系統(tǒng)包含了不確定參數(shù)并且受外擾動的影響。在發(fā)電機(jī)勵磁控制器中應(yīng)用此控制方法，并且將COI信號的跟蹤加以實(shí)現(xiàn)。

1　數(shù)學(xué)模型

在發(fā)電機(jī)其機(jī)械功率不變的前提下，采用快速勵磁，也就是說將勵磁機(jī)本身的動態(tài)加以忽略，則可以得到電力系統(tǒng)的狀態(tài)方程：

其中分別 iε為不確定項(xiàng)，包括建模不精確與外擾動部分； iT為阻尼系數(shù)，也是不確定的參數(shù)； δ為發(fā)電機(jī)的功角； w為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度； d為慣性時間變量； p為機(jī)械功率，假定是不變動的；E為勵磁電壓，即設(shè)計(jì)后的控制量。

COI信號被定義為：

圖1　兩區(qū)域四機(jī)系統(tǒng)示意圖

圖2　三相短路時的響應(yīng)曲線

圖3　COI時滯對G1與G4功角差的影響

2　控制器設(shè)計(jì)

考慮到模型中含有不確定參數(shù)以及外擾動的三階不確定性系統(tǒng)，即：

其中， 1x、 2x和 3x是輸入和輸出的控制量， θ為一個有界限的不確定擾動， φ是不確定參數(shù)，對應(yīng)著已知函數(shù)。在整個控制系統(tǒng)之中，L2增益干擾抑制，它的控制目標(biāo)為尋找到一個合適的輸入量，使得在給定的正常數(shù)的條件下，能夠有：

將Terminal滑模面加入其中令

鄰域?qū)?yīng)的半徑小于，只要選取的參數(shù)和足夠大，就可以保證該領(lǐng)域足夠的小。由此實(shí)現(xiàn)了L2增益干擾抑制控制。

3　數(shù)值仿真

在本文中主要采用兩區(qū)域四機(jī)系統(tǒng)，如圖1。發(fā)電機(jī)使用的模型為六階模型，負(fù)荷采用恒定功率模型。由于仿真還受控制器自身限幅的影響，因此也考慮了這方面的因素。

試驗(yàn)測試時間為t=0.1s時，第7節(jié)點(diǎn)與第8節(jié)點(diǎn)間與第7節(jié)點(diǎn)近側(cè)出現(xiàn)三相接地短路，時間t=0.2s時，在線路故障被排除后，進(jìn)行仿真，其結(jié)果如圖2。通過對圖1中的發(fā)電機(jī)功角波形的分析可以得出，上述的控制策略能夠讓功角更迅速的穩(wěn)定，超調(diào)量也會更加小些；在電壓控制上，逆推勵磁控制下的機(jī)端電壓大多數(shù)時間會低于額定值，但上述的控制器能夠讓機(jī)端電壓快速恢復(fù)到額定值。

COI信號要利用廣域測量系統(tǒng)得到，通常來講，信號時滯要達(dá)到幾百毫秒。圖3表示的是G1和G4的功角差受COI信號時滯的影響（第1、2、3曲線分別對應(yīng)的時滯為200ms、300ms和500ms）。通過圖3可以看出，當(dāng)信號的時滯不大于300ms，系統(tǒng)穩(wěn)定控制就不會受到時滯太大的影響，且本文的控制方法仍占有一定優(yōu)勢。當(dāng)信號的時滯大于500ms，功角將趨于震蕩或者發(fā)散。因此，可接受的時滯的取值范圍大約為300～500ms。

4　結(jié)語

本文將L2增益干擾抑制、自適應(yīng)逆推法和Terminal滑?？刂葡嘟M合，提出了基于自適應(yīng)魯棒的Terminal滑?？刂品椒ǎ⑵涑晒Φ膽?yīng)用到發(fā)電機(jī)的勵磁控制器研發(fā)中。

［1］王曉東，張俊嶺，王剛.電力系統(tǒng)勵磁控制器設(shè)計(jì)［J］.科技致富向?qū)В?014（10）.

［2］蔡超豪.非線性H∞勵磁控制器的設(shè)計(jì)［J］.東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（03）.

喬鶴（1988—），女，吉林人，碩士研究生，畢業(yè)于東北電力大學(xué)，研究方向：電氣工程及自動化。