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電力系統(tǒng)中新型智能協(xié)調(diào)控制器的研究（含程序）
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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電子信息工程 |
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關(guān)鍵詞
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電力系統(tǒng)|模糊協(xié)調(diào)控制器|原動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁系統(tǒng)，穩(wěn)定器 |
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適用年級(jí)
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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50 �。�金幣如何獲得？） |
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2013-05-22 23:50:00 |
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fei62008 |
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
電力系統(tǒng)中新型智能協(xié)調(diào)控制器的研究，畢業(yè)論文，共83頁(yè)，30944字。
前 言
電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題是電力系統(tǒng)的根本問題。隨著快速勵(lì)磁系統(tǒng)的引入，在提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性和電壓質(zhì)量的同時(shí)，電力系統(tǒng)振蕩失穩(wěn)問題也變得顯著了。隨著電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)程的加快和電力市場(chǎng)的引入，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大；運(yùn)行越來越接近于臨界點(diǎn)，使電力系統(tǒng)的振蕩問題越來越引起注目。
為了提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定，在電力系統(tǒng)中廣泛采用了數(shù)字式、高增益、高強(qiáng)勵(lì)磁倍數(shù)的快速勵(lì)磁系統(tǒng)，它使勵(lì)磁系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)大為減小。但是由于勵(lì)磁系統(tǒng)存在慣性，隨著勵(lì)磁調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)的增加，與轉(zhuǎn)子機(jī)械振蕩向?qū)?yīng)的特征根的實(shí)部數(shù)值將由負(fù)值逐漸上升，而當(dāng)放大倍數(shù)變大，實(shí)部將由負(fù)變正，從而產(chǎn)生等幅振蕩。同時(shí)，這些快速勵(lì)磁系統(tǒng)可對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的變化做出快速反應(yīng)，從而對(duì)其進(jìn)行靈敏快速的調(diào)節(jié)控制。從控制方面來看，過于靈敏的調(diào)節(jié)，會(huì)對(duì)較小的擾動(dòng)做出過大的反應(yīng)。而這些過大的反應(yīng)將對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行超出要求的調(diào)節(jié)，這些調(diào)節(jié)又會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成進(jìn)一步的擾動(dòng)。如此循環(huán)反復(fù)，勢(shì)必造成系統(tǒng)的振蕩。目前實(shí)際的電力系統(tǒng)運(yùn)行情況也證明，在系統(tǒng)中使用快速勵(lì)磁系統(tǒng)之后，系統(tǒng)的低頻振蕩問題已日益突出。
運(yùn)用只反應(yīng)電壓偏差的常規(guī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是無(wú)法解決這些問題的，為了提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抑制低頻振蕩，一般安裝附加勵(lì)磁控制，就是通常所說的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器�，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表明，它在平息系統(tǒng)的低頻振蕩、提高小干擾穩(wěn)定功率極限方面確已起到良好的作用。
但是，這種參數(shù)固定的PSS是在系統(tǒng)某一典型運(yùn)行方式及工況下進(jìn)行設(shè)計(jì)的，當(dāng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式及工況改變時(shí)，PSS不能適應(yīng)這種變化，其作用將被削弱。
20世紀(jì)90年代研究人員開始嘗試把模糊邏輯，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等各種智能方法用于PSS的研究。模糊控制方法不需受控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，將模糊控制應(yīng)用于PSS設(shè)計(jì)，為PSS的設(shè)計(jì)開辟了新的領(lǐng)域。
本論文探討了基于模糊的三種協(xié)調(diào)控制策略，在一定程度上解決了系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。
目 錄
前 言 1
目 錄 2
摘 要 1
ABSTRACT 2
第1章 緒論 1
1.1本課題的研究背景及研究意義 1
1.1.1背景 1
1.1.2意義 2
1.2勵(lì)磁控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r 2
1.2.1勵(lì)磁控制系統(tǒng)的研究歷史 2
1.2.2勵(lì)磁控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 4
1.3本課題的研究目標(biāo)及研究?jī)?nèi)容 4
1.4國(guó)內(nèi)外勵(lì)磁控制器的研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù) 5
第2章 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)工作原理及數(shù)學(xué)模型 7
2.1勵(lì)磁系統(tǒng)的工作原理 7
2.1.1勵(lì)磁控制作用 7
2.2 勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模 8
2.2.1 單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)基本假定 8
2.2.2 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模 9
2.3 系統(tǒng)單元傳遞函數(shù) 12
2.3.1 同步發(fā)電機(jī) 12
2.3.2 電壓測(cè)量單元 13
2.4 本章小結(jié) 13
第3章 多種穩(wěn)定器的簡(jiǎn)要介紹 14
3.1穩(wěn)定器定義及作用 14
3.2穩(wěn)定器分類 14
第4章 模糊控制的基本理論 19
4.1 模糊控制的特點(diǎn) 19
4.1.1 模糊控制的提出 19
4.1.2 模糊控制的特點(diǎn) 20
4.2 模糊控制器的設(shè)計(jì) 20
4.2.1 模糊控制器的基本組成 21
4.2.2 模糊控制器的設(shè)計(jì)流程 22
4.3 模糊控制的局限性 23
4.4 本章小結(jié) 24
第5章 三種勵(lì)磁系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制器的設(shè)計(jì) 25
5.1 MATLAB/SIMULINK/FUZZY LOGIC的介紹 25
5.2 三種協(xié)調(diào)控制策略的方案論證 28
5.3基于傳遞函數(shù)的勵(lì)磁與汽門協(xié)調(diào)控制器的設(shè)計(jì)（方案一） 28
5.3.1發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁與汽門協(xié)調(diào)控制器的結(jié)構(gòu) 29
5.3.2 協(xié)調(diào)控制器的模糊推理規(guī)則 29
5.3.3 雙模糊協(xié)調(diào)勵(lì)磁控制器的設(shè)計(jì) 31
5.4勵(lì)磁系統(tǒng)與原動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的雙模糊協(xié)調(diào)控制器設(shè)計(jì)（方案二） 32
5.4.1雙模糊協(xié)調(diào)控制器的simulink設(shè)計(jì) 32
5.4.2 協(xié)調(diào)控制器的模糊推理規(guī)則 33
5.4.3 雙模糊協(xié)調(diào)控制器的仿真圖 36
5.5 模糊協(xié)調(diào)穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)（方案三） 37
5.5.1模糊穩(wěn)定器的設(shè)計(jì) 38
5.5.2 PSS2B型線性穩(wěn)定器的設(shè)計(jì) 41
5.5.3模糊協(xié)調(diào)穩(wěn)定器的設(shè)計(jì) 42
5.6 本章小結(jié) 45
第6章 多角度分析各個(gè)穩(wěn)定器的穩(wěn)定效果 46
6.1 衡量系統(tǒng)響應(yīng)的性能指標(biāo) 46
6.2基于傳遞函數(shù)的勵(lì)磁與汽門協(xié)調(diào)控制器的設(shè)計(jì)（方案一）的仿真結(jié)果分析 47
6.1.1 系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析 48
6.2勵(lì)磁系統(tǒng)與原動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的雙模糊協(xié)調(diào)控制器設(shè)計(jì)（方案二）的仿真結(jié)果分析 48
6.2.1系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析 50
6.3 勵(lì)磁協(xié)調(diào)控制器對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定的作用 51
6.3.1三相短路擾動(dòng) 51
6.3.2 功率、電壓擾動(dòng) 52
6.4 本章小結(jié) 55
第7章 總結(jié) 56
致謝 58
參考文獻(xiàn) 59
附 錄： 61
1、基于傳遞函數(shù)的勵(lì)磁與汽門協(xié)調(diào)控制器（方案一） 61
1.1 協(xié)調(diào)控制器邏輯函數(shù)： 61
2、勵(lì)磁系統(tǒng)與原動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的雙模糊協(xié)調(diào)控制器（方案二） 64
2.1 勵(lì)磁控制邏輯函數(shù)： 64
2.2 原動(dòng)機(jī)模糊邏輯函數(shù) 68
3、協(xié)調(diào)穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)（方案三） 71
3.1 模糊穩(wěn)定器模糊邏輯函數(shù)（MF1） 71
3.2模糊協(xié)調(diào)控制器的邏輯函數(shù)（MF4） 75
摘 要
由于電力系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大，對(duì)穩(wěn)定性的要求也越來越高，發(fā)電機(jī)組及電力系統(tǒng)對(duì)勵(lì)磁控制在可靠性和動(dòng)態(tài)品質(zhì)等方面提出了越來越高的要求，傳統(tǒng)的穩(wěn)定器已不能滿足這樣的需求，使得人們不得不研究新式的電力系統(tǒng)穩(wěn)定模式。為了克服以上這個(gè)缺點(diǎn)，本文將從三個(gè)方面研究模糊勵(lì)磁控制器。
第一個(gè)方案是，基于傳遞函數(shù)的勵(lì)磁與汽門協(xié)調(diào)控制器的設(shè)計(jì)，第二個(gè)方案是勵(lì)磁系統(tǒng)與原動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的雙模糊協(xié)調(diào)控制器設(shè)計(jì)，第三個(gè)是模糊協(xié)調(diào)穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)，分別對(duì)其暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比分析。以模糊協(xié)調(diào)穩(wěn)定器為研究重點(diǎn)，分析了在三相短路的大擾動(dòng)和電壓、功率的小擾動(dòng)的情況下系統(tǒng)的穩(wěn)定效果。
模糊協(xié)調(diào)控制器采用模糊推理的方式，通過發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓偏差的變化來判斷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而改變單模糊穩(wěn)定器和線性穩(wěn)定器（PSS2B）在控制系統(tǒng)中的權(quán)值系數(shù)，這樣的協(xié)調(diào)穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)的PSS控制，使得電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到了很大的改善，線性穩(wěn)定器對(duì)小干擾有比較好的調(diào)節(jié)作用，單模糊穩(wěn)定器對(duì)大擾動(dòng)有比較好的調(diào)節(jié)作用，本篇文章旨在將二者適時(shí)的結(jié)合起來，使其在不同行的運(yùn)行時(shí)刻發(fā)揮不同的控制作用，從而達(dá)到最優(yōu)控制。
關(guān)鍵字: 電力系統(tǒng)，模糊協(xié)調(diào)控制器，原動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁系統(tǒng)，穩(wěn)定器
ABSTRACT
Due to the expansion of power system, the requirements of stability are also getting higher and higher, Generator sets and power system make an increasingly high demand in reliability and dynamic quality and other aspects of the excitation control.That the traditional stabilizer can not meet this demand makes people must study a new power system stabilizer model. In order to overcome these shortcomings, this article will study the fuzzy excitation controller from three aspects.
The first option is based on the transfer function of the excitation and the valve coordination controller,the second option is the dual fuzzy coordination controller of the excitation system and prime mover system,and the third is the design of fuzzy coordination stabilizer,respectively,a comparative analysis of its transient response and steady state response.To set the Fuzzy coordination stabilizer as the research focus.I analysed three-phase short circuit interrupting under the large perturbations and the voltage, power system stability effect under small perturbations.
Fuzzy coordination stabilizer using fuzzy reasoning methods, through the change of generator terminal voltage deviation to judge the operational status of the system,and then change the weight coefficient in the control system of single fuzzy stabilizer and linear stabilizer ( PSS2B ), this coordination stabilizer design changed the traditional PSS control, so that the stability of the power system has been greatly improved, linear stabilizer has better regulating effect on small disturbance,fuzzy stabilizer has better regulating effect on large disturbance, the paper aims to combine the two parts timely,to let them play different roles in the control at disparate time, so as to achieve optimal control
KEY WORDS ：Power system, fuzzy coordination controller, prime mover, excitation system stabilizer
第1章 緒論
隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式越來越復(fù)雜多變，因此對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求。而現(xiàn)代電力系統(tǒng)的強(qiáng)非線性（限幅、乒乓控制特性等）、時(shí)變性（運(yùn)行方式不斷變化）和某些不確定性因素（負(fù)荷變化、參數(shù)不準(zhǔn)、干擾和事故發(fā)生的隨機(jī)性等）使得人們難以建立電力系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型。在科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們經(jīng)驗(yàn)的積累下，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性有了初步的認(rèn)識(shí)和理解，隨著以不要求控制對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型為前提的智能控制理論研究的深入以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制中已有一定的應(yīng)用。人們通過模糊穩(wěn)定器或者經(jīng)典線性穩(wěn)定器對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)加以控制，以便有效地促進(jìn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。然而，電力系統(tǒng)處于大擾動(dòng)的環(huán)境下，模糊控制的效果比較明顯，小擾動(dòng)下，線性穩(wěn)定器的穩(wěn)定效果比較明顯，因此，本文根據(jù)電壓的誤差及其電壓誤差變化率判斷系統(tǒng)擾動(dòng)大小，并采用模糊控制形式對(duì)兩個(gè)穩(wěn)定器進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而達(dá)到對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的最優(yōu)控制。因此為了快速有效地促進(jìn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，有必要將模糊穩(wěn)定器與線性穩(wěn)定器協(xié)調(diào)起來。
1.1本課題的研究背景及研究意義
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