【正文】 傳統(tǒng)的勵磁方式對電力 系統(tǒng)這樣一個非線性系統(tǒng)的控制有很大局限性，因此本文討論了非線性勵磁控制，闡述非線性的基本概念和理論，介紹設(shè)計非線性勵磁控制器常用的方法。本文應(yīng)用非線性系統(tǒng)理論中的微分幾何法實施勵磁控制，達到改善系統(tǒng)穩(wěn)定性和提高電壓精度的目的。 1． 3 本文研究的工作 傳統(tǒng)的勵磁控制器是基于某一平衡點附近近似線性化模型來設(shè)計的。即當(dāng)實際狀態(tài)偏離 X0較遠時，近 似線性化的數(shù)學(xué)模型不能正確表述實際控制系統(tǒng)，需要用非線性系統(tǒng)控制理論與方法設(shè)計電力系統(tǒng)控制器。 電力系統(tǒng)是非線性動態(tài)系統(tǒng)，但上述常規(guī)勵磁控制方式，附加 PSS 控制方式與線性最優(yōu)控制方式的設(shè)計方法都是將電力系統(tǒng)非線性狀態(tài)方程在某一特定運行方式下近似線性化。各反饋變量的增益系數(shù)是“線性二次型黎卡梯 LQR 問題”的解。為雙輸入控制系統(tǒng)，即 PSS。 70 年代，美國 GE 公司在電壓偏差外再增一個輔助反饋變量的控制方式，這個輔助反饋量可以是發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差 Δω。其中，發(fā)電機勵磁控制是改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的一項既有效又經(jīng)濟的措施。 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的技術(shù)出路在于控制。這種大電網(wǎng)的穩(wěn)定性一旦遭到破壞造成的損失無疑是災(zāi)難性的 [1]。 世界上很多大電力系統(tǒng) 都曾發(fā)生過因局部系統(tǒng)故障導(dǎo)致全系統(tǒng)瓦解的重大停電故。 differential calculus method華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 摘要 ??????????????????????????????????? I Abstract ????????????????????????????????? II 1 引言 ?????????????????????????????????? 1 1． 1 課題的提出 ???????????????????????????? 1 1． 2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ?????????????????????????? 1 1． 3 本文研究的工作 ?????????????????????????? 2 2 發(fā)電機勵磁系統(tǒng) ????????????????????????????? 3 2． 1 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)介紹 ???????????????????????? 3 2． 1． 1 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的概念 ????????????????????? 3 2． 1． 2 發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成 ??????????????? 3 2． 1． 3 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的發(fā)展 ????????????????????? 3 2． 1． 4 勵磁系統(tǒng)的主要任務(wù) ???????? ?????????????? 4 2． 1． 5 對勵磁系統(tǒng)的基本要求 ????????????????????? 4 2． 2 發(fā)電機勵磁控制方式 ???????????????????????? 4 2． 2． 1 單變量控制 ?????????????????????????? 4 2． 2． 2 多變量控制 ?????????????????????????? 5 2． 2． 3 非線性控制 ?????????????????????????? 5 2． 2． 4 智能控制 ??????????????????????????? 5 2． 2． 5 勵磁控制方式的比較 ?????????????????????? 6 3 非線性理論 ??????????????????????????????? 7 3． 1 概述 ??????????????????????????????? 7 3． 2 非線性勵磁控制所用的數(shù)學(xué)方法???????????????????? 8 3． 2． 1 非線性基本概念 ???????????????????????? 8 3． 2． 2 非線性基本理論 ??????????????????????? 10 4 非線性勵磁控制器設(shè)計 ? ????????????????????????? 13 4． 1 概述???????????????????????????????? 13 4． 2 非線性勵磁的發(fā)展歷程???????????????????????? 13 4． 3 常見非線性控制設(shè)計方案??????????????????????? 14 4． 3． 1 微分幾何方法????????????????????????? 14 4． 3． 2 反饋無源性控制方案?????????????????????? 14 4． 3． 3 滑模變結(jié)構(gòu)控制理論?????????? ???????????? 15 4． 3． 4 高增益觀測器????????????????????????? 15 4． 3． 5 Backstepping 方法??????????????????????? 15 4． 4 非線性勵磁控制器設(shè)計???????????????????????? 15 4． 4． 1 同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子運動方程 ???????????????????? 16 4． 4． 2 同步發(fā)電機輸出功率方程 ???????????????????? 18 4． 4． 3 同步發(fā)電機電磁動態(tài)方程 ??????????? ????????? 17 4． 4． 4 同步坐標(biāo)系下的非線性勵磁控制規(guī)律 ??????????????? 18 5 非線性勵磁控制器的 MATLAB 仿真 ???????????????????? 20 5． 1 仿真環(huán)境?????????????????????????????? 20 5． 2 仿真模型?????????????????????????????? 20 5． 3 結(jié)論???????????????????????????????? 22 致謝???????????????????????????????? ??? 24 參考文獻????????????????????????????????? 25華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 附錄 A ????????????????????????????????? 26 附錄 B ????????????????????????????????? 32 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 引言 1． 1 課題的提出 電力是國民經(jīng)濟的命脈，隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，電力工業(yè)也取得了迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜。 關(guān)鍵詞 ：勵磁控制 ， 非線性系統(tǒng) ， 微分幾何法 華北 電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） II Abstract It is very important to the stable operation of the electric power system for the national economy, but the key lie in control to improve and enhance the electric power system stable. The generator excitation control can stabilize the generator end voltage, divide the reactive power and raise the electric power system stability, so it is very important in the electric power system control. However the power system is a big nonlinear dynamic system, and has various indetermination factors, so many control methods have already exist a lots of limit. Therefore, in order to looking for more excellent methods, so it contains important theories and practical meaning to improve and perfect the nonlinear excitation control method. The research about this aspect has already obtained a plenteous result, but still has many problems to resolve. This paper elaborates the structure and constitute of the excitation system and the development of the control method, and the basic theories of nonlinear theories. This paper introduces various nonlinear excitation control design spread currently too. Made use of a differential calculus method to design a kind of nonlinear excitation controller. I imitate the model pass to build a single machine infinite bus system model in the Simulink of MATLAB .The calculator imitates a true result to express this kind of excitation controller since it can raise the voltage accuracy, and improve the stability of the electric power system after anti interference, it have very nice control result. Key word: excitation control。運用 MATLAB 中的 Simulink 通過搭建單機 — 無窮大 系統(tǒng)模型進行仿真。 本文闡述了勵磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成和控制方式的演變和非線性理論的基本理論；介紹了目前流行的各種非線性勵磁控制設(shè)計方案。因此，為了尋求更優(yōu)控制性能，改進和完善非線性勵磁控制方法就具有重要的理論和實踐意義。發(fā)電機勵磁控制可以穩(wěn)定機端電壓、分配無功、提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在電力系統(tǒng)控制中占有很重要的地位。 按要求完成論文的書寫并參加答辯。 設(shè)計的勵磁控制器必須達到較好的控制效果。 掌握 Matlab 語言程序設(shè)計方法和仿真軟件使用 。 二、基本要求 查閱文獻數(shù)量達到 15 篇，文獻綜述字數(shù)不少于 2021 字。 對仿真結(jié)果進行分析并改進所涉及的勵磁控制器。 設(shè)計非線性勵磁控制器 。 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論文 ) ` 院 系 電力工程系 專業(yè)班級 電自 023 班 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 年六月 題 目 非線性勵磁控制器設(shè)計 電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )評定表 學(xué)生姓名 專業(yè)及班級 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )題目 指 導(dǎo) 教 師 評 語 建議成績 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 評閱人意見 評閱人簽字 年 月 日 答辯小組成員簽字 姓 名 職 稱 單 位 答辯小組評語 組長簽字 年 月 日 答辯委員會結(jié)論 總評成績 : 答辯委員會主任簽字 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )起止時間： 年 月 日至 月 日 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )答辯時間： 年 月 日 華 北 電 力 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )任務(wù)書 所在院系 電力 工程 系 專業(yè)班號 電自 023