同步電機最優勵磁控制系統的暫態穩定性研究

摘 要：以單機無窮大系統為例，建立了發電機組勵磁系統模型，設計出基于線性最優控制理論的同步電機最優勵磁控制系統，通過Matlab時域仿真分析表明，針對線路短路故障，相比于傳統勵磁系統，該最優勵磁控制系統能響應迅速，提高了系統穩定性，同時得出短路點距線路出口處越遠，該線路的極限切除時間越長，極限切除角越大。

關鍵詞：勵磁系統；最優控制器；極限切除時間

引言

電力系統存在著穩定性和低頻振蕩等一系列問題，特別是采用了大容量機組、遠距離輸電以及快速靜止勵磁方式后，整個系統的阻尼特性惡化[2]。線性最優控制理論突破了古典控制理論單輸入、單輸出控制的局限，實現了全狀態量反饋的最優勵磁控制。由此基于線性最優控制理論的最優勵磁控制器逐漸被用于電力系統中，其提高了遠距離輸電系統的靜穩定極限，抑制了頻率振蕩，改善了系統的穩定性能[3]。

文獻[2]基于Simulink平臺對比了最優勵磁控制和PID+PSS控制，仿真結果只顯示了發生短路故障時電磁功率的變化，沒有考慮故障位置對極限切除時間的影響。針對該問題，本文采用Matlab時域仿真方法，給出了功角的變化曲線，得出了故障位置距線路出口處越遠，該線路的極限切除時間越大。

1 最優勵磁控制系統數學模型

3 結束語

同步發電機的線性最優勵磁控制系統能有效地增強發電機勵磁系統阻尼，抑制低頻振蕩的發生。通過Matlab時域仿真，對線路不同位置發生三相短路故障進行了仿真分析，得出了在最優勵磁控制系統作用下，對于單機無窮大系統，短路點距線路出口處越遠，該線路的極限切除時間越長，極限切除角越大，仿真圖形給出了極限切除時間和極限切除角的大小，與通過暫態穩定等面積法則計算的結果基本一致。在最優勵磁控制系統作用下，故障的平息響應迅速，保證系統能很快地達到新的穩定運行狀態。

參考文獻

[1]PRABHA KUNDUR.電力系統穩定與控制[M].北京：中國電力出版社，2002.

[2]程啟明，胡曉青，周卉云，等.同步發電機勵磁系統的最優控制仿真[J].上海電力學院學報，2011，27（3）：275-279.

[3]凌艷.基于線性最優控制理論的勵磁系統的設計及仿真[J].變頻器世界，2007（7）：43-46.

[4]陸嫻，郭昊坤，陸國超.同步電機最優勵磁控制系統設計[J].電工電氣，2011（11）：25-28.

作者簡介：薛媛媛（1986-），女，河北廊坊人，碩士研究生，研究方向：電力系統運行與控制。