本课题设计研究目电气开题报告.pdfVIP

一、本课题设计（研究）的目的：

MATLAB目前已发展成为适合多学科、功能特别强大并且全面的大型系

统软件，尤其是在控制系统的计算和仿真领域得到了广泛应用。

本课题探讨MATLAB软件在同步发电机励磁系统仿真分析中的运用途径

和方法，对发电机励磁控制系统建立数学模型，利用MATLAB软件过对模型

进行仿真分析计算，对交流励磁机励磁控制系统的工作状况、性能进行分析，

并探讨通过励磁系统控制器、校正电路等方法对励磁系统的性能进行改善。利

用仿真对励磁系统进行调试，找出最佳的运行参数。

二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：

电力系统安全稳定运行对国民经济和社会文明至关重要，随着电力系统规

模的不断扩大，单机容量的不断提高，电力系统正朝着大型联合电力系统的方

向发展，这是世界电力系统发展的大势所趋。此外，由于电力系统市场化的推

广和实施，联络线的作用从紧急支援延伸到经济换电而接近稳定极限。然而，

电网规模日渐庞大带来的巨大经济利益的同时，也给系统的安全、稳定运行提

出了新的要求，一旦发生故障很有可能会引起大规模的电网，会导致巨大

的经济损失，更严重的会危及公共安全和社会秩序。

对整个电网来说发电机是极其关键的组成部分，不仅仅是因为发电机起到

了为系统提供电力能源的作用，更重要的是，在外部系统出现扰动或故障时候，

发电机可以进行适当的调节来保持电压及频率的稳定不变。这时发电机的励磁

系统就起到了重要的作用，因此基于不同控制规律的励磁控制技术不断的翻陈

出新。

从40年代至今，励磁控制方式大体经历了四个发展阶段：

(1)古典励磁控制阶段。主要采用的是按发电机端电压偏差∆Vt进行比例

式调节的励磁控制方式,这种方式仅适用于容量小于或等于10万kV•A的

发电机组,对于大型发电机组和现代电力系统,它在抑制振荡、提高微动态稳

定极限以及稳态电压调节精度等方面则显得为力。

(2)PID+PSS控制阶段。PSS励磁控制方式对抑制系统低频振荡、提高

系统微动态稳定性及维持机端电压能力等方面较之古典控制方式具有较明显

的优越性。但PSS方式也存在一些不足辅助量的增益、超前校正环节的参数

需要使用实验的方法加以调整,如果这些参数选择不当,则不能达到预期的效

果,而这种调整往往是需要花费不少精力。

(3)线性励磁控制方式是依据电力系统某一特定状态下近似线性化的数学

模型，而电力系统是典型的非线性、时变性、大维数动态系统，因此，当电力

系统受大干扰使实际的状态点偏离所选的平衡点较远时，该线性化模型存在较

大的偏差，控制效果不理想。为了提高电力系统在大干扰下的稳定性，非线

性励磁系统的控制问题应该直接采用非线性控制理论来解决。

（4）智能励磁控制阶段。电力系统的强非线性、时变性和某些不确定因

素导致建立系统精确模型很，基于状态方程的各种线性或非线性控制理论

都难以计及这些因素的影响。智能控制不依赖于对象模型，具有处理非线性、

并行计算、自适应、习、自组织等方面的能力，可在处理具有不精确性和

不确定性的电力系统稳定性问题中获得可处理性、鲁棒性。

水平的提高积累了较多资料，也为稳定控制研究的继续深入提供了理论准备。

由于励磁控制目标的多重性、励磁调节回路间的耦合性以及电力系统的

性、非线性等复杂特性，虽然学术界已经取得了一定成果，但是实际电力系统

中传统的PID+PSS控制仍被大量采用，二次型（非）线性最优控制也有少量

采用。由于非线性或智能励磁控制方式还存在理论不成熟、算法复杂等问题，

目前大多还停滞在理论仿真研究阶段。

目前比较流行的电力系统仿真软件有：不列颠哥伦比亚大学的

H．W．Dommel教授创立的电力系统电磁暂态计算程序(EMTP)、德国西门子

公司开发的NETOMAC软件、电力公司(PTI)开发的PSS