结  论 35

致  谢 37

参考文献 38

1  概述

1.1  研究背景

同步发电机是一种直接将旋转机械能转换成交流电能的旋转机械，能量转换和传递是在一定的磁场中进行的，而磁场的大小对于同步发电机运行参数，特别是发电机的端电压及输出无功功率的大小有着极为重要的影响，同步发电机中的磁场是由同步发电机的励磁系统建立和控制的[1]。励磁控制能够提高系统阻尼，控制机端电压以及调整无功功率分配，保证电力系统具有良好的动态响应性能以及提高电力系统稳定性，同时对提高电力系统稳定性起着重要的作用，因此同步发电机励磁控制一直是学术界关注和研究的热点[2]。励磁控制的任务从过去简单地维护发电机端电压恒定、合理分配并联运行发电机间的无功功率、提高同步发电机并联运行稳定性(包括静态、动态、暂态稳定)，到现在的高精度电压调节为主，兼顾抑制振荡，提高系统总体稳定。

1.2  励磁控制方法的研究现状

1.3  研究内容

多种理论的结合应用向来是解决许多问题的关键，从控制对象来看，对象的孤立控制正朝着综合协调控制的方向发展，全局控制的思想可以协调解决一些相互矛盾的控制目标，这些理论与技术的应用都将为大规模电力系统的暂态稳定控制提供必要的帮助和便利。论文网

从励磁控制方法来看，考虑到电力系统的非线性特性，非线性控制理论是解决电力系统暂态稳定控制问题的必需工具。此外，为得到较好的鲁棒性、适应性及阻尼特性，使各项性能指标达到极值，一定约束条件下的最优控制也很重要，可以分部建立复杂的数学模型，这方面前人有很多实际运用。为了解决反馈线性化方法中存在的难以同时提高功角稳定性和端电压调节特性的问题，尝试采用切换控制来使控制律连续，对零动态系统也能有效控制。

所以，考虑将基于分层设计思想的切换控制和最优控制结合应用到励磁控制器设计中，综合最优控制和切换控制的优点，均衡利弊，并用MATLAB电力系统稳定控制的仿真建模，校验控制效益。

研究励磁控制器设计具有理论意义与工程应用价值。本课题拟对目前励磁控制的研究方法进行分析比较，运用最优控制及切换控制的方法来设计励磁控制器。

2  最优励磁控制器设计

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(LOEC)，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是优的阻尼效果；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。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。 Lyapunov函数发电机励磁控制研究(2):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_72714.html