基于微分几何和扩张状态观测器的励磁控制.pdf

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1、第27卷第8期电力系统及其自动化学报Vo1．27No．82015年8月ProceedingsoftheCSU-EPSAAug．2015基于微分几何和扩张状态观测器的励磁控制常鲜戎，张海生，崔赵俊(华北电力大学电力工程系，保定071003)摘要：建立了单机无穷大系统的励磁控制数学模型，提出一种基于微分几何和扩张状态观测器的非线性变结构励磁控制。首先根据微分几何理论对系统的状态方程进行坐标变换，然后构造状态扩张观测器(ESO)来实现非线性模型动态补偿线性化，利用变结构理论设计虚拟控制量，并引入了基于机端电压偏差的比例积分控制，从而实现非线性励磁控制规律的设计。仿

2、真结果表明，所设计的非线性励磁控制器在小扰动和大扰动情况下，不仅能较好地保证发电机角速度和功角的稳定，改善机端电压的调节精度，而且鲁棒性较好。关键词：控制效果；微分几何；扩张状态观测器；机端电压；非线性中图分类号：TM76文献标志码：A文章编号：1003—8930(2015)08—0087—05DOI：10．3969~．issn．1003—8930．2015．08．16ExcitationControlBasedonDiferentialGeometryandExtendedStateObserverCHANGXianrong，ZHANGHaisheng，C

3、UIZhaojun(Department0fElectricalEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：Thispaperestablishesthemathematicalmodelofsinglegeneratorinfinitebussystemcontrol，andproposesadesignmethodofnonlinearvariablestructureexcitationcontrolbasedondiferentialgeomet

4、ricandextendedstateobserver．Firstthispaperconductscoordinatetransformationtothesystemstateequationaccordingtodiferentialgeo—metrictheory，thenitformulatesextendedstateobserver(ESO)toachievedynamiccompensationlinearizationofnon-linearmode1．Itdesignsvirtualcontrolbasedonvariablestruct

5、uretheory，andintroducesthePIcontrolbasedonter-minalvoltagedeviations，thusachievingnonlinearexcitationcontrollawdesign．Thesimulationresultsshowthatinbothsmallandlargedisturbancecases，thisdesignednonlinearexcitationcontrollercannotonlyensurethestabilityofangularspeed，angleofthegenera

6、tor，improvetheregulationaccuracyoftheterminalvokagecontrolbeuer，butalsoenjoygreatrobustness．Keywords：controlefect；diferentialgeometric；extendedstateobserver；terminalvoltage；nonlinear同步发电机励磁控制系统是现代电力系统的问题，提供一条新的解决思路。扩张状态观测器重要组成部分，对整个电力系统的稳定性有着重ESO(extendedstateobserver)是其核心部分，在低要作用。

7、从PID控制、电力系统稳定器到线性最优阶情况下能有效观测系统的内外扰动，将此内外励磁控制，显著提高了系统电压和功角的稳定性。扰动的估计值补偿到控制规律中，以实现非线性但设计所依据的是在电力系统某一特定状态下近模型动态补偿线性化[41。文献[5]根据非线性控制系似线性化的数学模型，在系统遭受大干扰、偏离设统的微分几何理论，提出非线性励磁控制器NEC计平衡点较远时，控制效果就会减弱。近年来，非(nonlinearexcitationcontro1)。虽然这种NEC可显线性控制理论在电力系统得到大量研究【，很大程著改善电力系统的静态和暂态稳定性，但在稳定度上改善了

8、系统大干扰的稳定性。但因电力系统机端电压方面效果不是