协同控制理论模式下的同步发电机非线性励磁控制探析

龙轶群

摘要：为满足现有的社会发电机同步运行，从社会发展的行情来看，也更需要更为优质的同步发电机来适应其基本的运行功率，通过转子角度速度变量进行线性偏差控制，并结合电压与抑制系统实现电机的线性与非线性形式上的转型，并推导非线性协同控制。本文从控制器的参数出发，研究其控制参数与选型的原则规律，以此加强对基本线性方式上的精确判断。主要针对于单机无穷大系统的仿真结果探究，同时结合扰动功率进行运动特性的探讨控制，分析选型原则，实现控制规律方面的探究策略。

关键词：协同控制理论模式；同步发电机；非线性励磁控制

伴随着现代社会的高新发展，人们在电网应用方面的研究，也逐渐从传统能源过度到了新兴能源方面。这其中快速励磁系统的出现，以及广泛应用，都极大的提升了控制上的策略改变。伴随着同步发展电机的出现，其在运行的过程中，为电力系统的稳定性，提供了经济上的辅助作用，同时也为国内外的科研工作提供了技术上的依据。在研究这一理念的过程中，通过协同控制理论来实现对基本形式上的同步应用，改善对系统个体的有效控制特性，并提高电力系统在干扰过程中的稳定因素，从而实现对电力系统本质上的高纬度控制。下面针对协同控制理论模式在同步发电机非线性励磁控制上的控制探究。

一、什么是协同控制

协同控制理论是A.Koelsnikov提出的，其理论依据为协同学思想，并组织了应用的系统体系，根据自身的非线性特性，从而更为合理的控制目标并完成闭环系统的自身系统特性。为满足系统的动态稳定性，从不同的阶段出发，根据不同阶段表现出来的系统估计，实现吸引引子状态过程的各个阶段，并依据特定运行轨迹进行转子与定子之间流形法则上的空间控制。

流形是对系统状态空间的一种约束，反映了系统的控制性能，也是确保闭环系统操作力度的一项重要体现。

协同控制在设计上，通常分为两个阶段，第一，定义流形，其需要考虑到n维的非线性动态结构，如x=f（x，d，t），式子中的x表示的为状态向量，而d表示的则为控制向量，t表示的是时间向量，控制器以这一向量区间进行性能上的指标运行控制，根据协同理论，实现对空管向量意义上的变动调控。而同时系统的指标性运行，从而实现协同控制上的有效控制，并促进其系统能够按照相应的运行流程运行。第二，综合控制，这一运行主要根据协同控制理论进行宏观变量上的有效调整，通过宏观变量，从而促进系统状态变量函数上的有效调整，并以此完成对不同定义域内的信息分析，实现在精确信息上的有效控制，并实现对控制输出系统的定义变量控制。

对于协同控制作用，系统自身在有限的时间内，实现对流形的操作动态方程上的有效控制，并通过式子T+=0，而T的取值范围则为正数。在这个式子中，T为设计参数，决定了系统的运行变量的正常取值范围收敛性质，并以此来控制系统的流向。

二、协同控制理论中的非线性励磁控制

针对现有的协同控制理论，主要针对于其数学模型来进行控制管理，其控制过程中，主要针对以下几点来进行。

（一）数学模型

在进行同步发电机的阻扰分析过程中，就需要根据其同步的主要模型进行控制分析，其模型如下。

在这个式子中，δ表示的是发电机的转子角度，w则表示的发电机转子角速度，E则为暂态电动势，P表示的是费单击的功率，式子表达的是不同状态下的同步模型，依据阻尼系数，即可完成对电抗性的同步运行分析。

（二）励磁控制器的设计

在进行励磁控制器的设计过程中，主要针对的是非线性协同设计，采取的是协同控制理论来进行合理的宏观变量选取，从系统状态变量上实现线性函数上的有效预测，进一步的完成对系统的控制作用。在协同励磁控制器的设计过程中，根据其控制率以及变化的扰动功率，进行发电机端口电压上的保持控制，在完成抑制作用的同时，确保功率的震荡作用，同时根据系统的稳定状态确定宏观变量的机端电压控制，实现功率、转速等多方面的线性组合控制，其具体的数据模型如下。

ψ=（Ut-Uref）+k1（Pe-Pref）-k2（ω-ωref）（2）

在这个式子中，U、P与ω表达的分别是极端电压、有用功率以及转子的角速度，而k则统一为正系数。通过这个模型，可完成对目标系统的有效干扰控制，并实现对线性的收敛形式进行有效保障。在进行数据的变量研究过程中，通过Tψ+ψ=0来进行数据的调控控制，从而计算出实际的矫正数据数值，并以此完成参数上的控制作用。通过式子之间的验算变化，从而得出一个稳定的电磁功率，如Pe0=Pref=Pm-D（ω-1），这样规律数据就能够得到一个准确的信息。

从以上的几个式子组合就能为系统提供较为精确的极端电压、有用功率、转子角速度等多方面的信息数据，而通过微积分计算，就能够在信息上，得出信息变化的大致变化信息，这对于信息的频率变化流程，能够起到较好的品变作用，通过多范围的波动调节，可有效实现机端电压的稳定变化监控。

（三）励磁控制器的参数选择条件

针对上面的控制规律进行控制，当系统出现了干扰波动的过程中，就需要结合其自身的使用规则，加强对横点变量轨迹上的运行动态，促进其数值的衰减变化，通过数值上的衰减调控，实现在不同初始值上的控制，完成对流形线性规划上的有效控制。经系统的恒变调控，实现在不同变量轨迹上的平面运动控制，从参数上来看，不同的平面流形是影响信息流向的根本，因此在实际的运行状态下可根据实际使用规范进行综合控制，并通过角速度的皮纳差决定角速度。

对于发电厂的电压差值允许范畴，可以下图1所示的三维线性规划进行粗略估算。

图表3常规励磁控制系统框架

三相故障检测三相短路故障的设定为主，包括了双回线回路在靠近变相电路短路的故障分析过程中的有效调节，并针对其故障线路进行线路切除，确保三相短路故障的切线检测。依据故障转子进行分析，其SEC的作用，以及系统的平衡点等，均需要通过阻尼系统功率计算，实现对系统震荡结局的总结，并实现对幅度较大波动规律上的调剂控制。

对于机械功率的阶段跳跃运行，这对于机械规拟了的跳跃设定等，都能够更好的促进其功率在运输过程中的信息控制。对于电磁功率的快速增加，通过超调频度，实现性能上的调节，并使用机端电压的大幅度控制，实现对稳定信号的检测管理。

图表5电压参考值的相应取值区间范围

结语：

本文主要针对在协同控制理论的线性控制中，对控制器材的极端电压以及功率转速上的控制，以这一基本形式实现对流形结构的精确调控，通过对机端电压、功率、转速多个方面的线性规划设计，从而做到对系统的有效控制，实现对仿真信息上的有效控制。并有效的控制在基本量信息上的参数控制，做到工程信息上的合理控制。

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