【正文】 units 和 SI units 兩種。圖35 限幅環(huán)節(jié)子系統(tǒng)引入第一個Product模塊，在它的Number of Input欄中輸入2。引入第二個Gain 模塊，將其設置為 。引入第一個Constant模塊，將它模塊名改為SE，在它的Consrant value欄中輸入，因為要為Sum 。引入第三個Saturation 模塊，設置模塊名為V_ceiling，并將其Upper limit欄設置為5，將其Low limit欄設置為0。引入第二個Saturation 模塊，并將其Upper limit欄設置為 10，將其Low limit欄設置為9。接著在Discontinuities模塊庫中選擇Saturation 模塊，且命名為V_Rmax ，并將其Upper limit欄（上限值）設置為10，將其Low limit欄（下限值）設置為9。它主要包括以下幾個功能模塊：Gain模塊、Saturation （飽和）模塊和Transfer f模塊。在勵磁控制系統(tǒng)中引入限幅環(huán)節(jié)對提高勵磁控制系統(tǒng)的響應速度、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定及保護發(fā)電機、變壓器、勵磁機等設備的安全運行有重要作用。圖34 PSS子系統(tǒng) 限幅環(huán)節(jié)子系統(tǒng)為了能夠確定限幅次數(shù)和每次限幅的幅值以及延時環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，在仿真模型中需要加入限幅環(huán)節(jié)子系統(tǒng)。引入兩個Transfer F模塊，將第一個 Transfer F模塊的 Numerator欄設置為[2,0]，將它的Denominator欄設置為 [2,1]；將第二個Transfer F模塊的Numerator欄設置為[,0]，將它的Denominator 欄設置為[,1]。引入一個Saturation 模塊，將其Upper limit欄設置為 0，將其Low limit欄設置為0，由于在本仿真中Synchronous Machine功能模塊的屬性參數(shù)沒有選擇 “Simulation saturation”選項的緣故。Saturation模塊、 Transfer F模塊和Sum模塊構(gòu)成。電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的輸入信號可以取同步電機的電功率、電機的功角、軸速度或它們的組合。因此，又稱為附加勵磁控制。這種控制信號可以提供正的阻尼作用，使整個勵磁控制系統(tǒng)提供的阻尼是正的，而使動態(tài)穩(wěn)定極限的水平達到和超過咱態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定的水平。但是，這個環(huán)節(jié)使勵磁電壓響應比減少，不利于暫態(tài)穩(wěn)定，也是不可取的。(2) 電壓調(diào)節(jié)通道中，增加一個動態(tài)增益衰減環(huán)節(jié)。解決這個不兼容性的辦法有：(1) 放棄調(diào)壓精度要求，減少勵磁控制系統(tǒng)的開環(huán)增益。許多研究表明，在正常實用的范圍內(nèi)，勵磁電壓調(diào)節(jié)器的負阻尼作用會隨著開環(huán)增益的增大而加強。分析證明，勵磁控制系統(tǒng)中的自動電壓調(diào)節(jié)作用，是造成電力系統(tǒng)機電振蕩阻尼變?nèi)酰ㄉ踔磷冐摚┑淖钪匾脑蛑?。選中圖33中的功能模塊，用鼠標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)），點擊該系統(tǒng)模塊的名稱Subsystem，將它重新命名為PID環(huán)節(jié)。圖33 PID控制器子系統(tǒng)Gain模塊為該控制器的比例環(huán)節(jié)，將它的參數(shù)設置為40。保證發(fā)電機間無功分配的穩(wěn)定性。通過調(diào)節(jié)PID的各參數(shù)，勵磁控制系統(tǒng)應能達到如下控制：（1）穩(wěn)態(tài)時有較大的放大倍數(shù)，使發(fā)電機端電壓接近恒定，保證發(fā)電機端電壓靜差率滿足國家標準要求，使系統(tǒng)有較大的靜態(tài)穩(wěn)定極限。當 偏小時，同樣超調(diào)量和調(diào)節(jié)時DT DT間也都較大。如超調(diào)量減少，調(diào)節(jié)時間縮短，允許加大比例控制，使穩(wěn)態(tài)誤差減小，提高控制精度等。IT I（3）微分時間常數(shù) 對控制性能的影響。對動態(tài)特性的影響：積分時間常數(shù) 偏小，積分作用強，振蕩次數(shù)較多，太大，對系統(tǒng)性能的影響減小。對穩(wěn)態(tài)特性的影響：積分控制能消除系IT統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制系統(tǒng)的控制精度。若 太小，會使系統(tǒng)的響應緩慢。 偏大，振蕩次數(shù)變多，調(diào)節(jié)時間加長。對穩(wěn)態(tài)特性的影響：加大比例控制 ，PK PK在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，可以減小穩(wěn)定誤差，提高控制精度，但加大 只減小誤差，卻P不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。14）或?qū)懗蓚鬟f函數(shù)形式 （2()1)PDIUsGTsE=+15）式中： 為比例增益, 與比例帶 成倒數(shù)關(guān)系，即： ； 為積分時PKPKd1/PKd=IT間常數(shù)； 為微分時間常數(shù)；u(t)為控制量；e(t)為偏差。圖32 模擬PID控制系統(tǒng)原理圖如圖32，PID控制器是一種線性控制器，它通過給定值r(t)與實際輸出值y(t) 的偏差e(t) 的比例（P ）、積分（I）和微分（D）的線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進行控制。這種理論是按偏差的比例、積分、微分控制簡稱PID控制。無窮大系統(tǒng)由12022MVA系統(tǒng)電源和一個500MVA 的系統(tǒng)復合而成。該仿真系統(tǒng)由發(fā)電機、變壓器、雙回輸電線路、廠用電負荷和無窮大系統(tǒng)組成。第三章 勵磁控制系統(tǒng)設計及仿真 勵磁系統(tǒng)模型設計在研究勵磁系統(tǒng)仿真模型時，通常采用單機無窮大系統(tǒng)來進行。開放性也許是MATLAB最受人們歡迎的特點。功能性工具箱用于多種學科。其工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱。MATLAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。在FORTRAN和C語言里，繪圖都很不容易，但在MATLAB里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡單；(7)MATLAB的缺點是：它和其他高級語言相比，程序的執(zhí)行速度比較慢。由于MATLAB是用C語言編寫的， MATLAB提供了和C語言幾乎一樣多的運算符，靈活使用MATLAB的運算符將使程序變得極為簡短；(3)MATLAB既具有結(jié)構(gòu)化的控制語句(如for循環(huán)， while循環(huán)，break語句和if語句)，又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦?。由于庫函?shù)都由本領(lǐng)域的專家編寫，用戶不必擔心函數(shù)的可靠性。MATLAB 的主要特點如下：(1)語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富。本文的研究是基于 基礎上的。MATLAB 語言由美國The Math Works開發(fā)，2022年推出了其全新的MATLAB 。MATLAB進行數(shù)值計算的基本單位是復數(shù)數(shù)組(或稱陣列)，這使得MATLAB 高度“向量化”．經(jīng)過十幾年的完善和擴充，現(xiàn)已發(fā)展成為線性代數(shù)課程的標準工具。MATLAB是矩陣實驗室（Matrix Laboratory )之意，現(xiàn)已成為當今國際上科學界(尤其是自動控制領(lǐng)域)最具影響力，也是最有活力的軟件。此外，還有一個運動方程是功角 和轉(zhuǎn)子電角速度 之間的關(guān)系應滿足下式：dw （11t=13）式（）~（）就組成了同步電機的標準數(shù)學模型。1q若采用功率不變的坐標變換，并取定子額定相電壓有效值和額定電流有效值作為定子電壓和電流的基值，它等于以單相額定功率為基準的電磁轉(zhuǎn)矩標么值的l／3，則以三相額定功率為基準的電磁轉(zhuǎn)矩標么值方程為： （1edqTiy=11）轉(zhuǎn)子運動方程是同步發(fā)電機的又一個基本方程，它是按牛頓運動定律對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動態(tài)描述。由同步電機在 軸的Park微分方程組出發(fā)，電壓和磁鏈方程(以標幺值形式)如下,dq所示：電壓方程： 定子繞組： （1dqdUpriw=Y1） （1qdqi+2）勵磁繞組： （1fffirp=3）阻尼繞組： （1110ddi+Y4） （111qqrip=5）磁鏈方程： 定子繞組： （11ddafdXiii+6） （11qqaqiY=7） 勵磁繞組： （11fadfadXii+8） 阻尼繞組： （111dadfdiii=9） （111qaqXiY+10）其中， 。六個繞組間都有磁的耦合，加上轉(zhuǎn)子位置不斷變化，繞組間的耦合又必然是轉(zhuǎn)子的位置函數(shù)。0dq由于 三軸之間的解耦以及 坐標下的電感參數(shù)是常數(shù)，因此派克變換及同步電機0aq的派克方程在實用分析中得到廣泛的應用。在小干擾情況下，可以將非線性的完整模型在工作點附近線性化，得出線性化模型：同樣，在某些特定的條件下，還可以求得簡化的線性模型。研究勵磁系統(tǒng)的動態(tài)特性，離不開對同步電機動態(tài)特性的分析。 同步發(fā)電機模型同步電機作為電力系統(tǒng)的主要元件，電磁暫態(tài)和機電互動現(xiàn)象十分豐富，模型的建立和求解往往決定著仿真的精度和能夠反映實際系統(tǒng)動態(tài)過程的程度，因此，很多專家在同步發(fā)電機建模方面展開研究并取得多項成果。從上世紀 50 年代以來，廣大科技工作者就一直致力于同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的理論和應用研究，并取得了豐碩的成果。為了阻尼振蕩、擴大穩(wěn)定范圍，就必須應用控制理論和計算機技術(shù)將單純的勵磁調(diào)節(jié)器演變?yōu)槎喙δ?、多變量的控制器。例如：系統(tǒng)聯(lián)絡線上出現(xiàn)了持久的低頻振蕩：由于線路串聯(lián)電容引起的次同步振蕩、機組軸上的扭動振蕩；應用快速勵磁后產(chǎn)生負阻尼等等。（2）勵磁調(diào)節(jié)器逐步演變?yōu)槎喙δ?、多變量的控制器。過去同步發(fā)電機都是用與它同軸的直流發(fā)電機提供直流勵磁電流，隨著單機容量的增大，所需的勵磁容量也隨著增大。如：在負荷波動時，要求調(diào)解性能好；在出現(xiàn)小振蕩時，要求穩(wěn)定性能好；在嚴重故障時