[发明专利]一种建立发电机励磁控制器能量函数的方法

说明书

本发明涉及一种建立发电机励磁控制器能量函数的方法，属于发电机控制技术领域。本发明首先用供给率方法建立包含励磁自动电压调节器AVR和电力系统稳定器PSS的发电机励磁控制器的哈密顿能量函数，供给率采用各个环节的输入和输出变量描述，获得控制器的能量函数以后，再将控制器的能量函数加入到发电机哈密顿能量函数中，得到包含整个励磁系统的发电机能量函数。本发明用供给率的方法，解决了控制器的能量函数的建模问题，可以方便地将控制器写入发电机哈密顿能量函数中，且通过仿真结果验证了这种建模方法的正确性。

技术领域

本发明涉及一种建立发电机励磁控制器能量函数的方法，属于发电机控制技术领域。

背景技术

由于电力系统的非线性特性，发电机经输电线路与系统相连，加上采用高放大倍数的快速励磁系统，弱阻尼问题引发发电机的动态失稳，表现为低频振荡。解决的主要方法是采用励磁控制系统的附加控制PSS。PSS易于实现，得到广泛的应用。但对PSS参数的优化问题一直以来都是研究的热点和难点问题。

广义哈密顿理论是解决非线性问题的一种途径，广义哈密顿系统与传统微分方程相比最显著的一个特性是哈密顿结构和阻尼矩阵提供了系统内部参数关联信息，利用发电机哈密顿模型给出的结构特征，可以分析参数的关联特性，利用阻尼矩阵可以分析系统的稳定特性，这些思路无疑给研究PSS参数与系统其它参数内部关联机制，进而有效抑制低频振荡提供了新的途径。

广义哈密顿理论在发电机组及电力系统中有许多应用，包含单机无穷大系统哈密顿模型、电站内多机系统的哈密顿模型，技术方法有基于机组哈密顿模型结合其他控制理论改善发电机组控制性能，利用哈密顿能量函数的基于能量整形的各种应用等。

本发明是基于发电机哈密顿模型的基础上，用供给率方法建立包含自动电压调节器AVR和电力系统稳定器PSS的励磁控制器的哈密顿能量函数，为进一步揭示AVR和PSS参数优化奠定基础。

发明内容

本发明提供了一种建立发电机励磁控制器能量函数的方法，以用于建立包含PSS的励磁系统的能量函数，也即建立AVR、PSS的能量函数，这样便于将整个控制器写入发电机哈密顿模型中，构成包含控制器和发电机的完整的哈密顿函数，经过推导获得整个发电机的广义哈密顿模型。

本发明的技术方案是：一种建立发电机励磁控制器能量函数的方法，发电机励磁控制器包括励磁自动电压调节器AVR和电力系统稳定器PSS；

首先用供给率方法建立包含励磁自动电压调节器AVR和电力系统稳定器PSS的发电机励磁控制器的哈密顿能量函数，供给率采用各个环节的输入和输出变量描述，获得控制器的能量函数以后，再将控制器的能量函数加入到发电机哈密顿能量函数中，得到包含整个励磁系统的发电机能量函数。

所述建立发电机励磁控制器能量函数的方法的具体步骤如下：

Step1、电力系统稳定器PSS支路的能量用供给率表示为：ω₁v₂+v₂v_s；励磁自动电压调节器AVR支路分为两部分，包括AVR测量单元和AVR放大单元；测量单元用供给率表示的能量函数为：u_tv₁；AVR放大单元看作三输入与单输出环节，采用给率来表示的能量函数为：

其中，u_t为发电机机端电压，v₁为励磁自动电压调节器AVR输出，K_A是放大系数，ω₁为电力系统稳定器PSS的输入，v_s为电力系统稳定器PSS的输出，v₂为电力系统稳定器PSS的信号滤过环节的输出，v_ref为励磁自动电压调节器AVR的整定值；

Step2、PSS、AVR支路的总能量函数为：