（电力系统及其自动化专业论文）简化测量通道最优励磁控制器的研究.pdf

浙江大学硕二i 学位论文 a b s t r a c t t h i st h e s i sf o c a s e so nt h ea p p l i c a t i o no ft h el i n e a ro p t i m a le x c i t a t i o nc o n t r o l l e r t h em a i nw o r k sa r ea sf o l l o w s ： 1 ) t h eb a s i ci d e ao fo p t i m a lc o n t r o li si n t r o d u c e dh e r e ，e s p e c i a l l yl i n e a ro p t i m a l c o n t r 0 1 f o rt h es p e c i a lr e s e a r c ho b j e c tt op o w e rs y s t e ml qs t a t ef e e d b a c kt e c h n i q u e i sc h o s e n t h eh p e q u a t i o n w h i c hd e t e r m i n e dt h el a wo fn o r m a lc l o s e dc o n t r o l s y s t e mi sa l s op r e s e n t e d ，b a s e do n t h et h e o r yi n t r o d u c e db e f o r e ，t h eo p t i m a lc o n d i t i o n i sg i v e n ，w i t hl qi n d e xf o rl i n e a rt i m e v a r i a n tc o n t r o ls y s t e mo rl i n e a rt i m e i n v a r i a n t c o n t r o ls y s t e m t h em e a n sa n ds t e p st od e s i g nl i n e a ro p t i m a lc o n t r o l l e ri sf i n a l l y d e v e l o p e d 2 ) b a s e do n a s t a t e s p a c ee q u a t i o nm o d e lo f o n em a c h i n e i n f i n i t eb u ss y s t e m ，a n a d d i t i o n a ls t a t ev a r i a b l ei sp r e s e n t e da n da ni m p r o v e dl i n e a rm o d e li so b t a i n e d b yt h e m e a n so fl i n e a ro p t i m a lc o n t r o l l e rd e s i g ni n t r o d u c e di nc h a p t e r2al i n e a ro p t i m a l e x c i t a t i o nc o n t r o l l e r ( l o e c ) i sd e s i g n e db a s e do nt h ei m p r o v e dl i n e a rm o d e l t h e l o e ci ss i m p l i f i e dt h e nw i t ht h ef e e d b a c kv a r i a b l e ss i m p l i f i e d a n dt h ed e v i a t i o no f a c t i v ep o w e r p ga n dt e r m i n a lv o l t a g e a o fs y n c h r o n o u sm a c h i n e ，w h i c ha r e e a s i e rt ob em e a s u r e d ，i sr e s e r v e d s ow i t h 屹、j a p g d t 、j a g a ta st h e f e e d b a c kv a r i a b l eo fe x c i t a t i o nc o n t r o l l e r , al o e ci s d e s i g n e d ，t h em e a s u r e m e n t c h a n n e l sa r er e d u c e dt o2 ，w h i c hi su s e dt ob e4 b e c a u s et h es t a t ev a r i a b l e 哦i s i n c l u d e d ，t h ed e s i g n e dl o e cc a ni m p r o v et h ed a m p i n go fe l e c t r o m e c h a n i c a lm o d e o s c i l l a t i o ni np o w e rs y s t e m ，a n db e c a u s eo fa t h el o e ch a st h ea b i l i t yo ff a s t m o d u l a t i o nf o rt e r m i n a lv o l t a g eo f s y n c h r o n o u sm a c h i n e 3 ) ad y n a m i cs i m u l a t i o nt o o lo fs i m p o w ( s i m u l a t i o na n da n a l y s i so fe l e c t r i c a l p o w e rs y s t e m s ) i si n t r o d u c e d ，a n dw i t ht h i s p o w e r f u l s i m u l a t i o nt 0 0 1t h e1 i n e a r o p t i m a le x c i t a t i o nc o n t r o l l e rs i m p l i f i e di nm e a s u r e m e n tc h a n n e l si ss i m u l a t e da n d t e s t e d ，a l s oa n a l y s i sf o rt h es i m u l a t i o ni sg i v e n 4 ) t h ep o w e rs y s t e ms t a b i l i z e r ( p s s ) a n dl i n e a r o p t i m a l e x c i t a t i o n c o n t r o l l e r ( l o e c ) a r eb o t hu s e d t od a m pe l e c t r o m e c h a n i c a lm o d eo s c i l l a t i o ni np o w e r s y s t e m ，a n dt h e ya r eb o t he f f e c t i v em e a n sw i t ht h e i ro w ne x c e l l e n tc h a r a c t e r i s t i c s l o e ch a sg o o dr o b u s t n e s sb u tp s si sm o r ep r a c t i c a la n di se a s yt ob er e a l i z e d s o w h e t h e rt h ee x c e l l e n tc h a r a c t e r i s t i co f t h et w od i f f e r e n tc o n t r o l l e r sc a nb es y n t h e t i z e d i sa ni n t e r e s t i n gt a s k c h a p t e r5 e x p l o r e dt h i sq u e s t i o ni ns o m ee x t e n t ，t h el o e c d e s i g n e di nc h a p t e r3i st r a n s f o r m e dt ot h es t a n d a r de x c i t a t i o nm o d e lo fa v r + p s s ， t h e nw i t ht h et r a n s f o r m e dm o d e ls i m u l a t i o na n dr e s u l ta n a l y s i sa r ec a r r i e do u t k e y w o r d s ：l i n e a ro p t i m a lc o n t r o l ，l i n e a ro p t i m a le x c i t a t i o nc o n t r o l l e r , s t a t e s p a c e e q u a t i o n ，f e e d b a c kv a r i a b l e ，p s s ，d y n a m i cs i m u l a t i o n l j 浙江大学硕十学位论_ 义 1 1 引言 第1 章绪论 同步发电机的运行特性与它的空载电动势e 的值密切相关1 ”，而e 又是发 电机励磁电流的函数，改变励磁电流就可影响同步发电机在电力系统中的运行特 性。因此，对同步发电机的励磁进行控制，是对发电机运行施加控制的重要内容 之一。 电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和 并列运行机组间无功功率的分配。在某些故障情况下，发电机端电压降低将导致 电力系统稳定水平下降。为此，当系统发生故障时，要求发电机迅速增大励磁电 流，以维持电网的电压水平及稳定性。可见，同步发电机励磁的自动控制在保证 电能质量、无功功率的合理分配和提高电力系统运行的可靠性等方面都起着十分 重要的作用。 同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，如图 1 1 所示。励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流；励磁调 节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。整个励磁自动控 制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。 电力系统 _ 一一 图1 1 励磁系统构成框图 f i g1 1d i a g r a mo fe x c i t a t i o ns y s t e ms t r u c t u r e 】1 1 同步发电机励磁系统的任务 在电力系统正常运行或事故运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的 作用。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行，提供合格的电能，而 且还可有效地提高系统的技术指标。根据运行方面的要求，励磁控制系统应该承 担以下任务1 2 4 ： 浙汀大学碗【学位论文 电压控制。电力系统在正常运行时，负荷总是经常波动的，同步发电机的功 率也就相应的变化。随着负荷的波动，需要对励磁电流进行调节以维持机端或系 统中某一点的电压在给定的水平。励磁系统担负了维持电压水平的主要任务。 无功功率的分配。在单机无穷大系统中，调节机组的励磁电流就可以改变发 电机无功功率；在实际系统中，发电厂输出无功电流与其母线电压水平有关，改 变其中一台发电机的励磁电流不但影响发电机电压和无功功率，而且也将影响与 之并联运行机组的无功功率，其影响程度与系统情况有关。 提高同步发电机并联运行的稳定性。电流系统在运行中随时都可能收到各种 干扰，在干扰之后，发动机组能够恢复到原来运行状态或者过渡到新的运行状态， 则称系统是稳定的。其主要标志是在暂态过程结束后，同步发电机仍能维持或恢 复同步。在分析电力系统稳定性问题时，不论静态稳定还是暂态稳定，在数学模 型的表达式中总含有发电机空载电动势e ，而e 与励磁电流密切相关。可见， 励磁系统可以通过改变励磁电流从而改变e 来改善系统稳定性。 改善电力系统的运行条件。当电力系统由于种种原因，出现短时低电压时， 励磁系统可以发挥其调节功用，大幅度的增加励磁以提高系统电压，从而改善系 统运行条件。 水轮发动机组要求强行减磁。当水轮发电机组发生故障突然跳闸时，由于它 的调速系统具有较大的惯性，不能迅速关闭导水叶，因而会使转速急剧上升。如 果不采取措施迅速降低发电机的励磁电流，则发电机电压有可能升高到危及定子 绝缘的程度，所以，此时要求励磁系统能实现强行减磁。 1 1 2 对励磁系统的基本要求 励磁系统是由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成的，为了充分发挥它们 的作用，完成发电机励磁自动控制系统的各项任务，对励磁功率单元和励磁调节 器性能分别提出了如下要求： 对励磁调节器而言，其主要任务是检测和综合系统运行状态的信息，以产生 相应的控制信号，经放大后控制励磁单元以得到所要求的发电机励磁电流。所以 对它的要求如下： ( 1 ) 系统正常运行时，励磁调节器应能反映出发电机端电压高低以维持发 电机电压在给定水平。通常认为，自动励磁调节器应能保证同步发电机端电压静 差率：半导体型的 o o 时图中的对应于p ( t ) = f 地稳态区 间将延至无穷远处。即在这种情况下j p ( f ) 在0 f o 。的整个区间内将等于常数矩 阵f 。常数矩阵对时间的导数为零矩阵，所以如果所研究系统为定常线性系统， 则式( 2 2 9 ) 所示的黎卡第方程将退化为下列的线性代数方程组 p a + a lp p b r 一1 b lp + q = 0 ( 2 - - 3 0 、 浙江大学硕= l 学位论文 该式为线性定常系统二次型性能指标的黎仁第方程。 这里应该指出，黎卡第代数方程的解p ，一定是对称矩阵，这可以由上式转 置得到。上式转置得 p 7 a + a r p 7 一p 7 b ( r1 ) 7 8 7 p 7 十q 7 = 0 由于已知q 、r 为对称矩阵，故上式可以写成 p 7 爿+ a 7 p 7 一p 7 b r 一1 b7 p 7 + d = 0 对照上式与式( 2 3 0 ) 可知，尸= 尸7 ，即p 为对称矩阵。还可以证明p 是正定 的。 这样，线性定常控制系统的最优化设计问题就归结为求解黎卡第代数方程的 问题了。 可以将线性常系数最优控制系统设计步骤用框图的形式归结如图2 5 所示。 l 列写所研究系统的状态空间方程 lx ( f ) = a ( t ) x ( t ) + 曰( f ) u ( f ) i 规定二次型性能指标为 ，= ；r ( z 7 ( r ) ( r ( f ) + u 7 ( f 冰u ( 啪出= j 。 选择权矩阵 q = d i a g ( q q 2 2 ，吼。) r = d i a g ( r , l ，r 2 2 ，) l 求黎卡第方程 lp a + a 7 尸一p b r 。1 8 7 p + q = 0 l 的数值解f 根据k = r 。b 7 f 可求出最优反馈增益矩陬并根据 u = 一k x ( t 、 求出最优控制向量 ，+ j 根据计算结果设计最优控制器 图2 5 线性系统最优控制系统设计步骤 f i g2 5p r o c e s so fd e s i g n i n go p t i m a l c o n t r o l l e rf o rl i n e a r i n v a r i a n ts y s t e m 2 4 浙江大学硕士学位论文 2 5 最优控制解存在条件可控性 有一个问题必须要讨论，那就是在什么条件下能够保证系统最优控制问题的 解是存在的? 对于某些系统来说，它的最优控制规律是不存在的，对于这样的系统来说， 其h p 方程或者黎卡第方程( 对于具有二次型性能指标的线性系统来说) 的真 解是不存在的。因此当某线性控制系统的数学模型已经确定，我们在着手设计最 优控制器之前，假如对控制对象的特性尚不十分了解，不能直接判断系统是否存 在最优控制规律时，最好事先判明该控制系统的最优解是否存在，以免从一个不 存在最优解的状态方程取徒劳的开展工作。 所谓可控性就是控制作用在一段有限的时间内使得系统的每一个状态变量 从它的一个数值变到另一个数值得可能性。这就是说如果在t o t t 。的有限时间 区间内对系统施加控制向量u ，如果u 能够使系统的状态向量x ( t 1 中的某一分 量t ( f ) 从它的一个平衡状态z 。( t o ) 转移到另一个平衡状态一( f 。) ，那么就称状态 变量x ，( f ) 在b 是可控的。假如状态向量x ( t ) 中的每一个分量x 。( f ) ( f - 1 , 2 ，n ) 在 t 。时都是可控的，则称整个系统在气是可控的。假如系统在f 。是可控的，而f 0 又 是任意的，那么称系统具有完全可控性，称该系统为完全可控系统。 设有系统 x = a x + b u 则系统具有完全可控性的充分必要条件为矩阵 d = 【ba b 爿2 b a ”1 b 】 的秩为 ，”为状态向量x 的维数。 设有系统 x = a x 七b u 其输出方程为 y = c x 该系统输出量可控的条件为矩阵 d = c bc a bc a 2 b c a ”1 b 的秩为n ，x 为 维状态向量。这就是输出量j ，与状态向量x 同维情况下的输出 量完全可控性的条件。 2 6 可观性 对于不少控制系统来说，输出变量的数目m 往往小于状态变量的数目。，而 浙江大学硕士学位论文 状态向量x ( f ) 又不便于或者不可能直接量测的。现在的问题是，能否从在一段 时间内所测得的m 个输出变量唯一地确定n 个状态变量? 如果能，就可以由r ( t ) 的量测值，经过一个由j ，( ，) 推算出x ( t ) 的装置得出状态向量x ( t ) ，然后再用 x ( t 1 进行反馈得到全状态量反馈的最优控制系统了。这个由y ( 1 ) 推算出x ( t ) 的 装置称为观测器。这种情况下可观性的概念对于最优控制工程具有很重要的意义 了。 所谓可观性就是系统的初始状态可以通过对输出量的恰当量测而得到。如果 对于状态向量的初始值x ( o ) 中的任一分量的变化都有唯一确定的输出向量r ( t ) 与之相对应，则称系统是完全可观的。 若有系统为 肖= a x y = c x 该系统具有完全可观性的充分必要条件是，n m n 阶矩阵 c 74 7 c 7 ( a 7 ) 2 c 7( 4 ) 肛1 c 7 】 的秩为 ，n 为状态向量的维数。 根据卡尔曼的对偶原理，若一个系统是可控的，那么它的对偶系统必然是完 全可观的；反之，若一个系统是可观的，那么其对偶系统必然是完全可控的。 2 7 本章小结 本章着重介绍了最优控制理论，尤其是线性最优控制理论这一分支，针对电 力系统这一特定对象，根据最优控制器设计需要选择了二次型性能指标，随后介 绍决定一般闭环控制系统最优控制规律的方程汉密尔顿一庞特亚金方程( 简 称h p 方程) 的推导过程，在此基础上，进一步推导出线性时变系统或定常控 制系统在采用二次型性能指标情况下的最优化条件，并给出线性最优控制系统的 设计方法和步骤。 最后还讨论了的最优控制规律是否存在的必要条件。，对于某一系统来说， 其h p 方程或者黎卡第方程( 对于具有二次型性能指标的线性系统来说) 的真 解是否存在依赖于其完全可控与否，这是进行最优控制器设计的前提条件：同时 还介绍了可观性的一般概念。 参考文献 1 刘豹现代控制理论北京：机械工业出版社，1 9 9 2 浙江 学硕。学位论文 2 于渤现代控制理论北京：水利电力出版社，1 9 9 5 【3 】卢强王仲鸿，韩英铎输电系统最优控制北京：科学出版社， 9 8 2 4 】陈陈优化方法与最优控制北京：机械工业出版社，1 9 9 3 【5 】童调生电气工程最优控制北京：机械工业出版社，1 9 8 9 浙汀大学硕士学位论文 第3 章简化测量通道最优励磁控制器设计 3 1 引言 从上世纪五十年代到现在，励磁系统控制方式大致经历了三个阶段f l - 5 1 ，在 第一阶段中主要采用按发电机端电压偏差进行比例式调节的方式，称之为古典励 磁控制方式( 又称比例式调节方式) ； 随着电力系统的发展，发电机单机组容量的增大，古典控制方式已经不能满 足大电力系统对抑制振荡、提高微动态稳定极限与稳态电压调节精度的要求，于 是出现了p i d 励磁系统控制方式，由于普遍采用机端电压频率、机组转速或发电 机电磁功率等作为调节器的辅助输入量的电力系统镇定器( p s s ) ，所以这一阶 段称为p s s 控制方式阶段。研究结果及运行经验表明，p s s 控制方式对抑制低频 振荡、提高系统动态稳定及维持发电机机端电压能力等方面明显优于古典控制方 式。但是p s s 控制方式也存在一些不足，p s s 的参数只是针对系统某一运行状态 设计，当运行点发生变化后，p s s 对振荡的抑制作用就会有所减弱；另外p s s 的参数只能针对系统某种般范围的振荡频率( 0 5 5 o 赫兹) 有比较好的抑制 作用，当系统发生超低频振荡或次同步振荡时，p s s 不能发挥很好的作用，甚至 会起相反的作用，所以这个时候往往要把p s s 闭锁 5 1 。 随着近代控制理论的发展，上世纪七十年代余耀南等提出按线性最优控制理 论设计线性最优励磁控制器( l o e c ) 1 4 1 ，经过几十年的发展，基于线性最优控 制理论的线性最优励磁控制器在电力系统获得了广泛的应用，它具有以下一些优 点：第一，可直接根据解析结果整定控制器的最优参数；第二，在运行方式较大 的变化范围内线性最优励磁控制器均能对系统的振荡给出接近于最优的阻尼效 果；第三，可使系统获得较高的微动态稳定极限；第四，理论上来讲，能有效抑 制较大范围内的频率振荡，包括超低频振荡与次同步振荡。但是应该指出，最优 励磁控制方式与一切励磁控制方式一样，都不能较大幅度的提高系统在遭受故障 情况下的暂态稳定极限。 近几年，最优励磁控制器自身也获得了很大的改进，经历了由线性最优励磁 控制器到非线性最优励磁控制器、自适应最优励磁控制器、鲁棒励磁控制器和模 糊逻辑励磁控制器等1 7 - 1 8 1 。 其中线性最优励磁控制器的研究最为成熟，且在电力工业界取得了广泛的应 用。现有的最优励磁控制器通常需引入四个状态反馈量，为了做到既能保持最优 励磁控制器的控制效果，又使量测量较少，本文提出一种新的最优励磁控制方式， 浙江大学硕十学位论文 即简化测量通道最优励磁控制器，它将现有的最优励磁控制方式、p i d 励磁控制 与p s s 综合考虑。其方法为：只测量易于量测的发电机有功输出偏差纰j 和发电 机机端电压偏差，再构成其积分量( 屹d t 、f 出，以圪、 只：d t 、 【出作为励磁系统反馈量，设计相应的l q 最优励磁控制器。这样使原最优 励磁器的测量通道由4 个降为2 个，同时由于引入了只，使该励磁系统具有 p s s 同样的增强系统正阻尼的效果，而引入可使该控制器具有通用p i d 励磁 调节器同样的对发电机端电压的快速调整能力。 3 2 系统数学模型 3 2 1 基本线性模型 图3 1 单机一无穷大系统接线图 f i g3 1 s c h e m a t i cd i a g r a mo fo n e m a c h i n e i n f i n i t e b u s s y s t e l 对十因3 1 所不早机尢男大糸统，由发电机转子运动方程可知 等二= 蛾一叱一峨 ( 3 1 ) 又 e = s e , a 6 + r a e ： 在设计最优励磁控制器中可近似认为汽门或者导水叶开度不变，所以在式( 3 1 ) 中令只：0 ，同时取峨：旦脚，可得 o = 一等h s 弘占一旦2 h 国一堕2 h r ，峨 ( 3 2 ) 2 。 6 97 又 疽2 姥舭丢峨+ 去业，( 3 - - 3 ) 在采用直流励磁机及采用交流励磁机但忽略其电枢反应的条件下，励磁机电 磁惯性微增量方程可用下式描述为 a = ( l s + 1 ) a e ， 塑坚查兰塑兰竺笙兰 上式口 以写成 越一扣，十毒 c s 刊 这里是励磁调节器的输出电压，也就是直流或交流主励磁机的磁场电压，e ，为 正比于发电机励磁绕组电压_ 的励磁电势，即告= 詈，其中哆为励磁绕组电 阻。 由式( 3 2 ) 至式( 3 - 4 ) ，再- d n 上转子运动方程 占= 融 可得该系统状态空间方程为 j ea e f o 0 1 乃。 1 + 上式中包含的状态变量为发电机转子角增量占，转速增量出，同步发电 机g 轴暂态屯势增量以及励磁绕组电压增量a 日。在以上四个状态量中， e 是不便于量测的a 因此引入发电机端电压偏差u 以替代蟛。由乓与u 的关系式 肾学姗鲁u 将上式代入式( 3 - - 2 ) 和式( 3 3 ) 可得 二= 一竺2 违h 6 二2 生h 国一旦2 道h u _ _ _ 面= s 乃e - s r ，执学一去t a o r 屿乃， 爿v 乃 ， 。 由此可以写出以占、a c o 、a u 、a e ，为状态变量的状态方程 隧 o o s ， 2 日 s e s ， 乃r ， o l d 2 h s e 一s 。 o 国o r ， 2 日 1 00 o o r p 乃。矗， 1 t a d m 0 丝a u ，心i o l 峨。5 角度占的量测虽然并不是十分凼难，但是在实际系统中，我们往往采用p 、 lihl o o o一i 竹如嵋哆 1riiiiiiiijiiiiw卜j 足 - 。挚乃o 。d一擅o o & 券姥。 、，rjjiiiijii。iji。jri 浙江大学硕l 学位论文 、a u 、e ，这一组状态量更为方便。由 只= s ，占十r ，a u 可得 址妄啦一妥埘 因此存在以下关系 占 u e i 上。一生 s ，s ， olo 00l 000 将上式代入式( 3 - - 5 ) 中可得 a u a e i 一1 0 一生o s 。s ， 0100 001o 0001 上。一生 s ，s ， 010 001 000 s e s 。 乃s ， 2 h s e s ， lr ，s ， 0 o s ， 2 日 s e s ， 乃r ， 0 + s ，! 乃s ， 一旦o 2 日 s e s ，一s e r ， 乃s ， 00 o r ， 2 日 1 乃 0 土0 一生o t 墨sl 0100 l 001 0l 000i l r fl 乃。l l i 化 0 0 - 厅 1 一： 0 t 一2 , ，t j ， 羽l 屿 一一l 瓦l + ( 3 6 ) 0 o r 。， r ， 1 ( 3 7 ) 假如发电机采用可控硅励磁系统，则励磁系统时间常数ta0 ，那么控制量 u 就是发电机励磁绕组电势，于是系统状态空间方程退化为以下三阶的形 式。即取输出反馈状态量为发电机电磁功率偏差a p e 、转子转速偏差a 0 ) 而言，令 p s s 2 ( s ) “，一志 由图3 3 与图5 4 可以得到 v s ( s ) = ( a 瑚( s ) ) 。“2 ( s ) 而又由图5 2 可知，a v r 部分传递函数由 g 3 ( s ) - 墨坠竺! ( 1 + p ) ( 1 + 瓦j ) 来表示。因为r 较小， g 3 ( s ) 所以g 3 ( s ) 可以近似为 k 。( 1 + 乃s ) 1 + t p s 所以，由式( 5 1 1 ) 与( 5 - - 1 2 ) 可得 删= 者咧回 再由式( 5 1 0 ) 可得 ( 5 9 ) ( 5 1 0 ) ( 5 1 1 ) ( 5 1 2 ) ( 5 1 3 ) 浙江大学硕士学位论文 p s s l ) i ( s ：0 墨兰 k 。一j 。】 ( 5 一 2 赢瞵，一面兰丽】 。1 4 式( 5 1 4 ) 与式( 5 8 ) 刑应起来， z ：! 堡望 。2 k 。h 一垅。 e = l l = l 瓦= 1 f r 2 k p h t k 。 k = 2 6 2 h k 。 即可得到p s s 标准模型的各个参数如下 ( 5 1 5 ) ( 5 一1 6 ) ( 5 一1 7 ) ( 5 1 8 ) ( 5 1 9 ) 5 4 模型转换结果分析与仿真验证 取最优反馈矩阵 k = 【k pk 。，屯，k 。 = 【3 9 5 5 5 0 ，- 6 2 4 8 2 ，7 5 9 6 2 2 ，1 4 1 4 2 1 1 同时选取 乙= 1 0 t = 志 f = 2 0 根据式( 5 - - 4 ) 至( 5 - - 7 ) 及式( 5 - - 1 5 ) 至式( 5 1 9 ) 可以求得转换成标准励 磁控制系统的相应参数。 利用s i m p o w 对转换后的标准a v r + p s s 进行仿真实验，所采用系统仍然 是第四章所采用的算例，实验条件如下。 对应于图5 5 动态过程的小扰动形式为，取变压器高压侧负荷在1s 时发生 0 0 5 的阶跃作用；对应于图5 6 暂态过程的故障形式为，发电机变压器出口一回 线发生瞬时性三相短路接地故障，o 1 s 发生故障，0 2 5 s 切除故障线路，单回线 运行，0 8 5 s 故障线路重合闸成功。 浙江大学倾l 学位论文 图5 5 动态过程( 【、p 、j 、) f 培55 d y m 舢cr e s p o n s e s ( 盯、p 、占、国) m s 6 暂态过程( u ，p 、占国) z f i g56 t r a n s i e n tc h a r a c t e f is t i c s ( u 、p 、击。 对比图5 5 与图4 6 ，图5 6 与图4 7 可见，n r 4 f j n n ，同样的故障或者扰 动，系统有着相似的动态特性，但是转换后的a v r + p s s 模型使系统在经历扰动 后有着更长的过渡期。排除控制器模型差别以外，这说明所做的转换工作本身也 存在 定的问题，因为毕竟这一转换过程中某些环节采用了近似的方法。 浙江大学砸l 学位论义 5 5 本章小结 本章对上一章所设计的简化测量通道线性最优励磁控制器进行了转换到标 准a v r + p s s 模型的转换工作，这一过程主要基于某些环节有着近似频响特性， 所以所转换过来的模型不可能有着原控制器完全一样的特性。但是仿真结果显 示，两