[发明专利]用于在数字励磁控制系统中自动调谐/配置电力系统稳定器(PSS)的系统和方法

说明书

一种用于在具有自动电压调节器(AVR)的电力系统数字励磁控制系统中自动调谐/配置电力系统稳定器(PSS)的系统和方法，包括根据以下步骤向AVR提供控制输入：根据接收到的生成的端电压生成调谐PSS超前滞后相位补偿时间常数的集合，根据接收到的生成端电压的集合生成未补偿的频率响应并根据生成的未补偿频率响应使用粒子群优化(PSO)，根据电力系统的确定的开环频率响应生成调谐PSS增益值，确定PSS增益裕度，确定调谐PSS增益；以及将所确定的调谐相位补偿时间常数的集合和所确定的调谐PSS增益值传输到PSS的控制接口。

相关申请

本申请要求于2020年5月28日提交的美国临时申请号63/031,308的优先权，其通过引用并入本文。

关于联邦资助研究的声明

不适用

技术领域

本公开涉及交流电力发电系统，并且更具体地，涉及用于调试发电机的励磁控制系统的系统和方法。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并不构成现有技术。

电力系统或发电系统用于为分布式电力发电系统供电，分布式发电系统通常包括常用电力、备用发电和网络支持。发电系统通常由原动机、同步机或发电机、原动机的转速控制器和自动电压调节器(AVR)组成。原动机的转速控制器通常包括调速器和燃料泵。AVR还包括作为控制输入的电力系统稳定器(PSS)，它可以是独立系统或者可以作为AVR的模块或功能实现。

发电系统通常由原动机、同步机和两个控制器(转速调速器和自动电压调节器)组成。同步机通常采用圆形转子或凸极转子。图1图示了现有技术系统20发电系统布置。系统20的基本组件包括在图2中也用相同数字指示的组件。这些组件包括发电机28、励磁机26、自动电压调节器(AVR)22、电力系统稳定器PSS 23(虽然单独示出，但其可以作为独立系统实现或者可以作为AVR的模块或功能实现)、放大器24、调速器30和其相关的燃料泵32。如已知的，当发电系统20连接到电网或电力系统88时使用PSS 23以在调试期间提供包括实际机电功率P_e’的功率Q_e。调速器30已被用于维持恒定的发电机转速ω52。调速器30响应发电机转速ω52的改变以充当反馈控制器来控制燃料泵32的燃料比，从而最小化由发电系统的实际功率负载的突然改变引起的偏差。

如图1所示，V_ref 34是发电机电压参考，V_t 36是发电机端电压以及E_fd 37是励磁机26场电压。进一步，在框1/2H 42中，1/2H代表原动机(未明确示出)和发电机旋转部件的总转动惯量，T_m 44代表关于原动机和发电机旋转部件的机械扭矩，T_f 46代表原动机和发电机旋转部件的摩擦扭矩，T_max 48代表关于原动机和发电机的最大扭矩，以及ω_ref 50是发电机转速参考而ω52代表发电机转速。1/s框54中的“s”是拉普拉斯算子(有时在整个图中也示为“S”)。