【正文】 參量偏差勵磁調(diào)節(jié)發(fā)展為多參量偏差、微分、積分綜合勵磁調(diào)節(jié)和基于現(xiàn)代控制理論的線性多變量最優(yōu)勵磁控制、非線性最優(yōu)勵磁控制以及自適應(yīng)最優(yōu)勵磁控制等等。同步電機(jī)的過渡過程比較復(fù)雜，通過以 坐標(biāo)系統(tǒng)推導(dǎo)出來的派克(Park)方程作為同步電機(jī)的基本方程，求出完整的,dq動態(tài)模型；在某些特定的條件下，可由完整的動態(tài)模型得到簡化模型。同步電機(jī)具有三個定子繞組、一個轉(zhuǎn)子繞組、兩個阻尼繞組。式中各物理量的定義為： 為負(fù)載電流 軸分量； 為負(fù)/pdtw=didqi載電流 軸分量； 為勵磁電流； 為機(jī)端電壓 軸分量； 為機(jī)端電壓 軸分量；qfidUqU為勵磁繞組電壓； 為勵磁繞組電阻； 為直軸阻尼繞組電流； 為交軸阻尼繞組fUr1di 1qi電流； 為直軸電抗； 為直軸反應(yīng)電抗； 為交軸電抗： 為交軸反應(yīng)電抗；dXadXqXaX為直軸阻尼繞組電抗； 為直軸阻尼繞組電阻； 為交軸阻尼繞組電抗； —1 1 1q 1qX交軸阻尼繞組電阻： 為直軸磁鏈； 為交軸磁鏈； 為勵磁繞組磁鏈； 為直軸dYqYfYdY阻尼繞組磁鏈； 為交軸阻尼繞組磁鏈。第二章 MATLAB仿真工具 MATLAB 仿真工具簡介本文的研究是通過MATLAB仿真實現(xiàn)的，因此有必要對其發(fā)展及其特點進(jìn)行扼要表述。由于它不需定義數(shù)組的維數(shù)，并給出矩陣函數(shù)、特殊矩陣專門的庫函數(shù)，使之在求解諸如信號處理、建模、系統(tǒng)識別、控制、優(yōu)化等領(lǐng)域的問題時，顯得大為簡捷、高效、方便，這是其它高級語言所不能比擬的。 MATLAB仿真工具特點MATLAB用符合人們思維習(xí)慣的代碼，代替了C和 FORTRAN語言的冗長代碼，并且提供給用戶最直觀，最簡潔的程序開發(fā)環(huán)境?？梢哉f，用MATLAB進(jìn)行科技開發(fā)是站在專家的肩膀上；(2)運算符豐富。由于MATLAB的程序不用編譯等預(yù)處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序為解釋執(zhí)行，所以速度較慢； (8)功能強(qiáng)大的工具箱是MATLAB的另一特色。功能性工具箱主要用來擴(kuò)充其符號計算功能，圖示建模仿真功能，文字處理功能以及與硬件實時交互功能。除內(nèi)部函數(shù)以外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可通過對源文件的修改以及加入自己的文件構(gòu)成新的工具箱。其中輸電線路為110kV 線路，其實名制下的參數(shù)為 、。PID控制是過程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)律。DTPID調(diào)節(jié)器各參數(shù)對控制性能的影響如下：=.eP廠用電負(fù)荷 === 無窮大系統(tǒng)（1）比例調(diào)節(jié)系數(shù) 對系統(tǒng)性能的影響。當(dāng) 太大時，系統(tǒng)會趨于不P穩(wěn)定。但若 太大，積分作用太弱，將不能減小IT穩(wěn)態(tài)誤差。微分控制的作用跟偏差信號的變化趨勢DT有關(guān)，通過微分控制能夠預(yù)測偏差，產(chǎn)生超前的校正作用，可以較好的改善動態(tài)特性。只有 取得合適，才能得到比較滿意的效果。本文在對同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真時所用的PID如圖33所示，其系統(tǒng)由以下功能模塊構(gòu)成：（1）Transfer F模塊；（2） Gain模塊。 PSS電力系統(tǒng)穩(wěn)定器電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定問題，可以理解為電力系統(tǒng)機(jī)電振蕩的阻尼問題。因此提高電壓調(diào)節(jié)精度的要求和提高動態(tài)穩(wěn)定的要求是不兼容的。這種方法可以達(dá)到既保持電壓調(diào)節(jié)精度，又可減少電壓調(diào)壓通道的負(fù)阻尼作用的兩個目的。這種控制信號不影響電壓調(diào)節(jié)通道的電壓調(diào)節(jié)功能和維持發(fā)電機(jī)端電壓水平的能力，不改變其主要控制的地位。在本仿真中的子系統(tǒng)中，引入的是電機(jī)轉(zhuǎn)速和電磁功率，它由Gain模塊。引入兩個Gain 模塊，將其屬性參數(shù)分別設(shè)置為 1和5。該環(huán)節(jié)在系統(tǒng)正常運行時不參與自動勵磁控制，而當(dāng)發(fā)生非正常運行工況時，限幅環(huán)節(jié)將起到相應(yīng)的作用?，F(xiàn)將其創(chuàng)建方法和分析步驟簡述如下：首先，引入Gain 模塊，并將其設(shè)置為 4。引入Transfer f模塊，將其命名為frequency deviation，將它的Numerator欄設(shè)置為[0,1]，將它的Denominator 欄設(shè)置為[，1]。引入第一個指數(shù)函數(shù)模塊，需要在Math operation模塊庫中調(diào)用Math Function功能模塊，雙擊該模塊，在彈出的屬性對話框中點擊它的Function下拉滾動條，選擇Squar（平方）函數(shù)，即求取Sum模塊輸出信號的平方值。全部選中圖35中的所示的功能模塊，用鼠標(biāo)右鍵點擊所選中的功能模塊中的任意一個功能模塊，在彈出的對話框中點擊Creat Subsystem（創(chuàng)建子系統(tǒng)），點擊該子系統(tǒng)模塊的名稱Subsystem ，將它重新命名為限幅環(huán)節(jié)。模型中 Pm 和Vf 分別表示有功功率和勵磁電壓的輸入，A、B、C 是三相電輸出端口，m_pu 是對電機(jī)輸出參量的測量端口。圖38 3phase Source模塊屬性參數(shù)在SimPowerSystems模塊庫中打開Element模塊庫，選中3phase parallel RLC load功能模塊，并將其命名為Load 500MW，其屬性參數(shù)設(shè)置對話框如圖39所示，它為電阻性負(fù)載。首先，在SimPowerSystems模塊庫的Elements 中，選 3Phase Series RLC Branch功能模塊，其Resistance（電阻）欄設(shè)為 1 ，Inductance（電感）欄設(shè)為1e2（），WCapacitance(電容)欄設(shè)為inf，該模塊與接變壓器的輸出端相接。由于該功能模塊在勵磁控制系統(tǒng)的仿真中相當(dāng)重要，因此本節(jié)將詳細(xì)介紹它的使用方法和參數(shù)設(shè)置。圖311 Powergui屬性參數(shù)對話框圖312 Powergui 模塊的穩(wěn)態(tài)電壓——電流窗口點擊Initial States Setting選項，在彈出的對話框中選中Set all states to steady state選項，將Set selected state欄置為 。將Terminal voltage Uab欄置24000。Powergui模塊的其他屬性參數(shù)不作改動，就利用它的默認(rèn)設(shè)置參數(shù)。圖314 三相變壓器的參數(shù)設(shè)置窗口通過以上各模塊的設(shè)置，就可以建立完整的勵磁控制系統(tǒng)了，如圖315就是本文在MATLAB中建立的完整的PID+PSS勵磁控制系統(tǒng)。表31 各種solver算法指令的特點解算指令 解題指令 特點 適應(yīng)場合ode45 非剛性 一步法：采用5階RungeKutta方程；累計截斷誤差達(dá) 5()xD大多數(shù)場合的首選算法ode23 非剛性 一步法：采用2,3階RungeKutta方程；累計截斷誤差達(dá) 5較低精度( )場合310ode113 非剛性 多步法：采用Adams算法：高低精度均可（ ）3610~ode45計算時間太長時，取代ode45ode23t 適度剛性 采用梯形法則算法 適度剛性ode15s 剛性 多步法；采用Gear’S反向數(shù)值微分；精度中等當(dāng) ode45失敗時使用；或存在質(zhì)量矩陣時ode23s 剛性 一步法；采用2階Rosenbrock算式；低精度低精度時，比odel5s有效；或存在定常質(zhì)量矩陣時ode23tb 剛性 采用梯形法則一反向數(shù)值微分兩階 低精度時，比odel5s有效；或存在段算法；低精度 定常質(zhì)量矩陣時MATLAB針對不同的系統(tǒng)提供了兩大仿真算法：定步長和變步長仿真算法。仿真算法的選擇很重要，算法的合理與否將影響到仿真結(jié)果和仿真速度。此外，當(dāng)在某些情況(如突減負(fù)載)下用ode23tb仿真出現(xiàn)異常情況時。如果沒有進(jìn)行系統(tǒng)初始值設(shè)置或者設(shè)置不合理，將使系統(tǒng)長期處于振蕩或者不穩(wěn)定狀態(tài)，仿真結(jié)果失真，則仿真失去意義。將穩(wěn)態(tài)時的機(jī)械功率、勵磁電壓、機(jī)端電壓及定子電流作為系統(tǒng)的初始值添入發(fā)電機(jī)模型參數(shù)輸入界面相應(yīng)的選框中，即完成穩(wěn)態(tài)初始值設(shè)置。 動態(tài)特性仿真 三相短路故障如圖315連接線路。而同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓卻由于發(fā)生三相接地短路，使得電壓瞬間降低至0附近。在故障消除后，隨著電壓值得逐步恢復(fù)，電壓偏差值的減小，相應(yīng)的測量參數(shù)數(shù)值也都得到了恢復(fù)。IfddPe圖319 機(jī)端電壓參考值階躍時：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的仿真波形如圖319所示為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速W在遭遇機(jī)端電壓參考值階躍時，出現(xiàn)很輕微的振蕩，但振蕩的幅值隨著勵磁系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)逐漸降低，并且趨于穩(wěn)定。由于本文大于勵d磁圖321 機(jī)端電壓參考值階躍時：Ifd, 和Pe仿真波形d控制系統(tǒng)的仿真時基于電壓的，所以，阻尼繞組電流在電壓參考值階躍時不會有太大變化。IfddPe圖322 斷線（跳閘）故障時：機(jī)端電壓仿真波形圖323 斷線（跳閘）故障時：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的仿真波形通過以上參數(shù)設(shè)置，得到以下仿真波形：通過仿真波形可以看出，勵磁控制系統(tǒng)在發(fā)生斷線（跳閘）故障時的幾個重要參數(shù)的動態(tài)狀況，根據(jù)設(shè)置以及波形可以看出，故障發(fā)生時間是從15s到25處。但變化的幅度都不是特別大，勵磁控制系統(tǒng)在負(fù)荷變化時，迅速調(diào)節(jié)，直至電壓平穩(wěn)。在此基礎(chǔ)上針對同步發(fā)電機(jī)在打擾動的動態(tài)特性情況進(jìn)行了仿真研究，如：機(jī)端電壓三相短路、電壓參考值階躍和斷路（跳閘），通過對以上三種擾動情況的仿真，我們可以得到如下幾個結(jié)論：，如：機(jī)端電壓三相短路、電壓參考值階躍和斷路（跳閘）時，勵磁控制系統(tǒng)可以對發(fā)電機(jī)運行進(jìn)行對應(yīng)的調(diào)節(jié)。，通過在MALTAB/SIMULINK下對同步發(fā)電機(jī)的勵磁控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模，可以很簡潔的將復(fù)雜的系統(tǒng)表達(dá)出來，并可以很好的將勵磁控制系統(tǒng)的運行狀況表現(xiàn)出來。一念至此，竟有些恍惚，所謂白駒過隙、百代過客云云，想起來便是這般惆悵了。這篇畢業(yè)論文也稱不上什么精彩的臺詞，只不過是一種循環(huán)演出即將告一段落的謝幕詞。感謝和我共度四年美好大學(xué)生活的2022級電氣工程及其自動化5班的全體同學(xué)。 Measurement, Feb. 2022,54(1):284~288.[7] [M].北京：水利電力出版社，1988.[8] 史志平， 的勵磁控制系統(tǒng)模型設(shè)計[J] .科技資訊，2022,24:131133.[9] 張偉，余莉，劉玉娟，周浩南 . 基于MATLAB的同步發(fā)電機(jī)PSS與勵磁系統(tǒng)仿真[J].計算機(jī)與,39(8):6265.[10] 陸繼明，毛承雄，范澍，[M].北京：中國電力出版社，2022.[11] [M].北京：清華大學(xué)出版社