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毕业论文-电力系统中新型智能协调控制器的研究，共68页，26313字
前言
电力系统的稳定问题是电力系统的根本问题。随着快速励磁系统的引入，在提高系统静态稳定性和电压质量的同时，电力系统振荡失稳问题也变得显著了。随着电力系统联网进程的加快和电力市场的引入，电力系统的规模越来越大；运行越来越接近于临界点，使电力系统的振荡问题越来越引起注目。
为了提高系统的静态稳定、暂态稳定和电压稳定，在电力系统中广泛采用了数字式、高增益、高强励倍数的快速励磁系统，它使励磁系统的时间常数大为减小。但是由于励磁系统存在惯性，随着励磁调节器放大倍数的增加，与转子机械振荡向对应的特征根的实部数值将由负值逐渐上升，而当放大倍数变大，实部将由负变正，从而产生等幅振荡。同时，这些快速励磁系统可对系统运行的变化作出快速反应，从而对其进行灵敏快速的调节控制。从控制方面来看，过于灵敏的调节，会对较小的扰动作出过大的反应。而这些过大的反应将对系统进行超出要求的调节，这些调节又会对系统造成进一步的扰动。如此循环反复，势必造成系统的振荡。目前实际的电力系统运行情况也证明，在系统中使用快速励磁系统之后，系统的低频振荡问题已日益突出。
运用只反应电压偏差的常规励磁调节器是无法解决这些问题的，为了提高电力系统的稳定性，抑制低频振荡，一般安装附加励磁控制，就是通常所说的电力系统稳定器。现场运行表明，它在平息系统的低频振荡、提高小干扰稳定功率极限方面确已起到良好的作用。
但是，这种参数固定的PSS是在系统某一典型运行方式及工况下进行设计的，当系统的运行方式及工况改变时，PSS不能适应这种变化，其作用将被削弱。
20世纪90年代研究人员开始尝试把模糊逻辑，神经网络等各种智能方法用于PSS的研究。模糊控制方法不需受控对象的数学模型，将模糊控制应用于PSS设计，为PSS的设计开辟了新的领域。
本论文探讨了基于模糊的三种协调控制策略。在一定程度上解决了系统的稳定性问题。


目录
前言 0
目录 1
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1本课题的研究背景及研究意义 1
1.2励磁控制系统的发展状况 2
1.2.1励磁控制系统的研究历史 2
1.2.2励磁控制系统的发展趋势 3
1.3本课题的研究目标及研究内容 4
1.4国内外励磁控制器的研究现状及关键技术 4
第2章 原动机的简要介绍 7
2.1原动机的分类及选择 7
2.2 Matlab中两种原动机的数学模型 7
第3章 发电机励磁系统数学模型 9
3.1 励磁系统数学建模 9
3.1.1 单机无穷大系统基本假定 9
3.1.2 发电机励磁系统数学建模 10
3.2 系统元传递函数 13
3.2.1 同步发电机 13
3.2.2 电压测量单元 14
3.3 本章小结 14
第4章 模糊控制的基本理论 15
4.1 模糊控制的特点 15
4.1.1 模糊控制的提出 15
4.1.2 模糊控制的特点 16
4.2 模糊控制器的设计 16
4.2.1 模糊控制器的基本组成 17
4.2.2 模糊控制器的设计流程 18
4.3 模糊控制的局限性 19
4.4 本章小结 19
第5章 基于模糊的三种协调控制方案的simulink建模 20
5.1 MATLAB\SIMULINK\FUZZY LOGIC的介绍 20
5.2 三种协调控制策略的方案论证 21
5.3基于传递函数的励磁与汽门协调控制器的设计（方案一） 22
5.3.1发电机组励磁与汽门协调控制器的结构 22
5.3.2 协调控制器的模糊推理规则 23
5.3.3 双模糊协调励磁控制器的设计 25
5.4励磁系统与原动机系统的双模糊协调控制器设计（方案二） 26
5.4.1双模糊协调控制器的设计 26
5.4.2 协调控制器的模糊推理规则 26
5.4.3 双模糊协调控制器的设计 29
5.5 协调稳定器的设计（方案三） 29
5.5.1模糊稳定器的设计 31
5.5.2 PSS2B型线性稳定器的设计 34
5.5.3模糊协调稳定器的设计（方案三） 35
5.6 本章小结 37
第6章 三种设计方案的仿真结果研究及分析 38
6.1基于传递函数的励磁与汽门协调控制器的设计（方案一）的仿真结果分析 38
6.1.1 系统暂态稳定性分析 39
6.2励磁系统与原动机系统的双模糊协调控制器设计（方案二）的仿真结果分析 40
6.2.1系统暂态稳定性分析 42
6.3模糊协调稳定器的设计（方案三） 42
6.3.1暂态稳定性分析 43
6.3.2对比分析不同稳定器的稳定调节作用 44
6.4 本章小结 47
第7章 总结与展望 48
致 谢 49
参考文献 50
附录 52

摘 要

随着发电机单机容量和电网规模的增大，发电机组及电力系统对励磁控制在可靠性和动态品质等方面提出了越来越高的要求。在日益复杂的被控过程面前，由于不可能得到过程的精确数学模型，传统的基于精确模型的常规PID控制已不能满足系统的动态和静态运行性能要求。
为了克服以上这个缺点，国内外学者将模糊控制引入进来，扬长避短，研究出了多种模糊励磁控制器。但一般模糊控制器各参数一旦确定后就无法改变。
本文分析了同步发电机励磁控制规律的发展现状，在系统地研究模糊控制理论，针对同步发电机励磁控制系统被控对象的非线性以及时变性，提出了一种将模糊控制与线性最优控制相结合的模糊励磁控制策略，并设计了模糊励磁控制器。该控制器融合了模糊控制与线性最优控制的各自优点，既保持了线性最优控制暂态稳定性高的特点，又充分发挥了模糊控制灵活、适应性强、鲁棒性好的优点。接着通过深入研究模糊控制理论，设计出了一种新型的双模糊励磁控制器和协调模糊励磁控制器，通过采用MATLAB仿真软件对以上各种控制器进行建模，并对系统在参数发生改变以及遭受干扰的情况下进行了大量的仿真对比。仿真结果表明：本文所设计的双模糊励磁控制器较常规的励磁控制器具有更好的控制效果。

关键词：同步发电机，励磁控制，模糊控制，线性最优励磁控制器，双模糊励磁控制器，协调模糊控制器


ABSTRACT
With the generator unit capacity and the grid size increases, the generator excitation control and power system reliability and dynamic qualities, and higher and higher requirements. Controlled process in the face of increasingly complex, because it could not get accurate mathematical model of the process, the traditional model based on precise conventional PID control system can not meet the performance requirements of dynamic and static operation
To overcome the above shortcomings, the introduction of domestic and foreign scholars will come in fuzzy control, and avoid weaknesses and come up with a variety of fuzzy excitation controller. However, once the general parameters of fuzzy controller can not change after determining.
This paper analyzes the synchronous generator excitation current development control law, the systematic study of fuzzy control theory, synchronous generator excitation control system for the controlled object and the time-varying nonlinear, a fuzzy control and linear best Fuzzy combination of excellent control of excitation control strategy, and design of the fuzzy excitation controller. The controller combines fuzzy control and linear optimal control of the respective advantages of linear optimal control while maintaining the characteristics of transient stability, but also give full play to the fuzzy control flexibility, adaptability, robustness and good advantages. Then, through in-depth research on fuzzy control theory to design a new type of dual fuzzy excitation controller, through the use of MATLAB simulation software to model all of these controllers, and system change in the parameters and circumstances interference with a large number of simulation comparison. Simulation results show that: the design of this fuzzy excitation controller than the conventional dual-excitation controller has better control performance and control performance and robustness.

Keywords: Synehronous generato, variableuniverse, fuzzy control, linear optimal excitation controller，double fuzzy excitation conttroller, coordination of fuzzy excitation controller

本课题的研究目标及研究内容
研究目标：利用MATLAB软件设计用于发电机组的励磁机和原动机的协调模糊控制器。
研究内容：
（1）模糊逻辑控制工作原理。包括对模糊控制器的输入和输出进行选择，将控制知识装到模糊控制器的规则库，知识的模糊量化，匹配等。
（2）模糊控制器的设计：选择模糊控制器的结构；提取和选择模糊规则；确定模糊控制器中的模糊化和反模糊化的方法；确定模糊控制器参数；模糊控制软件开发。
（3）模糊控制系统仿真：确定模糊控制器的输入变量和输出变量；设计模糊控制的控制规则；确立模糊化和反模糊化的方法；选择模糊控制的输入变量和输出变量的论域并确定模糊控制器的参数(如量化因子、比例因子)；编制模糊控制算法的应用程序；合理地选择模糊控制算法的采样时间。
（4）滞后过程的预估模糊控制系统。Smith预估补偿原理：与D(s)并接一个补偿环节，用来补偿对象中的滞后部分。这个补偿环节称为补偿器，其传递函数为Gp(s)（1-e-τs），τ为滞后时间。
（5）多角度分析影响控制效果的主要因素：抗干扰能力，抗模型参数变化能力，动、稳态特性。