淺談勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的應(yīng)用控制研究

陳　章（湖北工業(yè)大學(xué),武漢　430068）

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淺談勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的應(yīng)用控制研究

陳章
（湖北工業(yè)大學(xué),武漢430068）

摘 要：近年來隨著我國用電規(guī)模的不斷增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的容量也越來越大，對(duì)于電力參數(shù)的穩(wěn)定性提出了比較高的要求。如何合理地保持發(fā)電過程中的電力參數(shù)處于穩(wěn)定的狀態(tài)，成為了發(fā)電企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)于保障發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行和電網(wǎng)的穩(wěn)定具有重要的作用。目前數(shù)字勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，因此應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)其應(yīng)用的研究。

關(guān)鍵詞：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器；應(yīng)用；研究

0　引言

在我國的電網(wǎng)運(yùn)行過程中，對(duì)相應(yīng)的電力參數(shù)進(jìn)行了明確的規(guī)定，但是由于發(fā)電過程中多種因素的干擾和影響，導(dǎo)致一些電力參數(shù)和指標(biāo)發(fā)生了扭曲和畸變，需要采取有效的措施保證電力參數(shù)處于合理范圍內(nèi)。通過對(duì)相關(guān)的電力參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和追蹤，并且應(yīng)用勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行校正和控制，能夠有效保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

1　勵(lì)磁調(diào)節(jié)器簡(jiǎn)介

1.1勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的定義

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器具有保持發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)機(jī)組無功功率的合理分配以及保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定等重要性能，是勵(lì)磁控制系統(tǒng)的重要組成部分。勵(lì)磁是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，在同步發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的過程中形成磁場(chǎng)，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供勵(lì)磁電流以及相關(guān)設(shè)備就組成了勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器也實(shí)現(xiàn)了快速的發(fā)展，由過去的模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)展到了現(xiàn)在常用的數(shù)字勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是勵(lì)磁系統(tǒng)的重要組成部分，主要是用來調(diào)節(jié)同步發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的勵(lì)磁電流；目前勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能夠?qū)崿F(xiàn)信息的輸入與輸出，對(duì)電力參數(shù)具有準(zhǔn)確的控制作用。隨著電力系統(tǒng)的普及，電力系統(tǒng)出現(xiàn)了非線性耦合化等特點(diǎn)，對(duì)于電力系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)提出了比較高的要求?，F(xiàn)代勵(lì)磁調(diào)節(jié)器也逐漸出現(xiàn)了智能化的特點(diǎn)，能夠根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)作出自我調(diào)整，保證系統(tǒng)處于最優(yōu)狀態(tài)。

1.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)

數(shù)字勵(lì)磁調(diào)節(jié)器借助了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度調(diào)節(jié)，而且其準(zhǔn)確率比較高。數(shù)字勵(lì)磁調(diào)節(jié)器借助了軟件處理的方式，信號(hào)處理的精度比較高，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多個(gè)參數(shù)的設(shè)定和控制等；同時(shí)這些參數(shù)的穩(wěn)定性比較高，一般不會(huì)受到其它元件性能的影響。由于現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)的快速進(jìn)步，簡(jiǎn)化了硬件設(shè)備，也提高了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的可靠性，特別是在采用了多個(gè)處理器的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中，處理器之間可以相互切換，能夠滿足長期工作的需要。數(shù)字勵(lì)磁調(diào)節(jié)器還能夠?qū)崿F(xiàn)通訊的功能，能夠和監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；同時(shí)數(shù)字勵(lì)磁調(diào)節(jié)器也是發(fā)電廠控制系統(tǒng)的重要組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的傳遞和執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。數(shù)字勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的智能化水平比較高，能夠?qū)崿F(xiàn)自檢的需要，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障；由于應(yīng)用了現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的更新升級(jí)也非常方便，一般情況下只需要對(duì)軟件進(jìn)行改進(jìn)，硬件不需要做大的變動(dòng)，提高了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的工作效率。

2　勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的應(yīng)用控制研究

選擇合理的控制方式對(duì)于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的影響，在目前所采取的控制措施中，主要采用電氣制動(dòng)控制、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制等多種方式。其中數(shù)字勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的應(yīng)用比較普遍，而且發(fā)揮了重要的作用，取得了比較好的控制效果。不同的控制模型和控制方法能夠滿足不同工程的需要，在應(yīng)用的過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況建立合理的數(shù)據(jù)模型，提高控制的準(zhǔn)確性。

2.1模糊PID勵(lì)磁控制器的應(yīng)用

一般的PID勵(lì)磁控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且容易實(shí)現(xiàn)，具有魯棒性，控制的精度比較高，能夠滿足一般的工業(yè)應(yīng)用。模糊控制的算法比較簡(jiǎn)單，能夠適應(yīng)不同環(huán)境的需要，而且不受控制對(duì)象數(shù)據(jù)模型的影響。通過將模糊控制和PID控制結(jié)合起來，能夠?qū)崿F(xiàn)彌補(bǔ)兩者之間的不足。在模糊控制中輸出的數(shù)據(jù)為模糊量，不能被控制對(duì)象所識(shí)別，需要將這些物理量進(jìn)行轉(zhuǎn)化為能夠控制的物理量，這就需要進(jìn)行解模糊運(yùn)算，為了得到比較精確的數(shù)據(jù)，可以考慮采用重心法。經(jīng)過仿真模擬之后發(fā)現(xiàn)其調(diào)節(jié)的時(shí)間比較短，而且響應(yīng)的速度快，控制的效果比較好，能夠滿足控制的需要。

2.2魯棒控制的應(yīng)用

在實(shí)際的應(yīng)用中，由于電力系統(tǒng)的復(fù)雜性和非線性，模糊PID勵(lì)磁控制器難以滿足電力系統(tǒng)的需要，在這種情況下需要考慮魯棒控制方法。電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的動(dòng)態(tài)化和各種不可預(yù)測(cè)的特點(diǎn)，需要控制系統(tǒng)中具有一定的魯棒性。魯棒控制系統(tǒng)能夠滿足電力系統(tǒng)中不確定因素的需要，能夠進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，比較符合現(xiàn)實(shí)的需要。魯棒控制主要分為魯棒性分析和魯棒性綜合兩個(gè)方面，魯棒性分析是在不確定因素的情況下，得出滿足系統(tǒng)需要的相應(yīng)指標(biāo)。魯棒綜合性問題是根據(jù)系統(tǒng)的模型和結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出針對(duì)性的魯棒控制器，達(dá)到調(diào)節(jié)的效果。魯棒控制最大程度低限制了系統(tǒng)的干擾，特別是對(duì)于非線性的電力系統(tǒng)，魯棒控制器具有比較好的調(diào)節(jié)效果。魯棒控制對(duì)于解決不確定問題非常有效，在實(shí)際應(yīng)用中存在著比較多的方法，可以根據(jù)需要選擇合適的模型。魯棒控制的特點(diǎn)是在滿足控制要求的前提下，盡可能地降低誤差。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，由于電力系統(tǒng)中的參數(shù)時(shí)刻發(fā)生變化，因此需要建立參數(shù)攝動(dòng)的多機(jī)魯棒控制模型。

3　結(jié)束語

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器作為電力系統(tǒng)中的重要控制調(diào)節(jié)設(shè)備，對(duì)于保持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的幫助。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展提高了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的控制能力，使勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能夠快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控。半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步實(shí)現(xiàn)了芯片的集成化，簡(jiǎn)化了設(shè)備的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也提高了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的可靠性。通過建立合理的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合控制理論和電力系統(tǒng)控制的需要，能夠有效滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的需要。

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作者簡(jiǎn)介：陳章,男，湖北武漢人，在讀碩士，研究方向：控制工程專業(yè)。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.188