小水电自并励发电机励磁控制系统研究

发布时间：2017-11-07 12:35

  本文关键词：小水电自并励发电机励磁控制系统研究

  更多相关文章： 自并励发电机 PID AVR PSS 线性二次型最优控制

【摘要】：随着世界能源利用多元化,倡导发展绿色可持续能源成为了主导的趋势。全世界小水电资源非常丰富,中国已探明可开发的小水电达1.28亿千瓦。截至2015年底,我国小水电装机已经达到了7500多万千瓦,开发率仅为58.6%,潜力还很大。由于小水电具有风险低、投资小、效益稳定、运营成本相对低的优点,还能解决我国许多农村地区用电问题,于是它成为了国家大力支持开发的绿色能源。小水电目前主要存在无功不足及功率难以送出等问题,这与励磁系统密切相关。励磁控制器能够灵活地调节小水电发电机系统,因此对小水电自并励发电机励磁系统控制器开展研究,具有一定的实际意义与价值。首先,在介绍小水电的定义、特点、分类的基础上,研究了励磁控制器、励磁方式的发展现状,分析了励磁控制器的重要作用,得出了小水电具有独特的优势以及励磁控制器在电力系统中重要地位的基本结论。其次,通过对励磁控制器的基本要求和基本原理分析,总结了自并励的优点与缺点,建立了励磁系统的数学模型与单机无穷大系统的数学模型,这为后文仿真模型的建立奠定了基础。然后,分析了PID控制的原理,研究了PID控制整定参数的方法,探讨了几种常见的PID的模型,凸显了PSS在电力系统中的效益,推导了PSS的传递函数。根据小东江2号机的相关参数,建立了7MW PID励磁控制器、AVR+PSS励磁控制器的仿真模型,凸显了PID控制与AVR+PSS控制的本质联系与区别,得出了AVR+PSS控制就是在PID控制的基础上添加辅助环节(PSS)的基本结论。最后,通过分析线性最优控制的基本思想与基本原理,推导了线性最优控制器的数学模型,根据小东江2号机的相关参数,设计了线性最优控制励磁控制器的控制参数,建立了线性二次型最优控制的7MW自并励励磁控制器的仿真模型。为验证设计的控制器的控制效果,针对大、小两种扰动下对这三种控制器利用MATLAB进行了仿真,记录了它们电磁功率与发电机转速的波动情况,得出了线性最优控制器具有最好的动态特性与控制特性,而PID控制器具有最差的动态特性与控制特性的基本结论。
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV734.4

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本文编号：1152480