[发明专利]一种发电机励磁系统控制参数优化方法

说明书

本发明涉及一种发电机励磁系统控制参数优化方法，包括步骤：步骤1、用传递函数表示同步发电机在频域的简化暂态模型；用传递函数表示自并励励磁系统模型；步骤2、根据极点配置法，用传递函数表示所得到的初始PI控制器；步骤3、用粒子群寻优算法建立初始粒子群，寻找粒子最优历史位置和全局最优历史位置gbest，然后将初始值赋予一个守望粒子pwatcher。本发明的有益效果是：克服了现有励磁系统控制器参数整定方法依赖人工经验、试验耗时长的问题，缩短发电系统调试时间，减少成本并降低风险；通过哈里托诺夫稳定判断，结合哈里托诺夫定理进行寻优，能确保一定的参数偏移范围内的系统稳定运行。

技术领域

本发明属于电机控制领域，尤其涉及一种同步发电机励磁系统的控制参数优化方法。

背景技术

励磁系统的性能，直接影响同步发电机的可靠性和稳定性，也是电力系统稳定运行的重要保障。励磁控制器则是励磁系统的核心，它根据采集到的实时电气量和给定值进行比较，控制励磁功率整流柜的运行，调节同步发电机的励磁电流、机端电压以及无功功率。励磁系统负责维持发电机机端电压和系统电压，在电力系统出现扰动时通过调节励磁电流维持发电机稳定运行状态，给发电机提供励磁回路、电压以及频率方面的限制保护功能，还能在扩大单元接线的并列发电机之间实现无功功率的分配。

目前，励磁系统控制器参数一般通过现场进行机端电压空载小阶跃响应试验来整定，即根据经验值先给定一套PI控制器初始参数，在较低机端电压下进行5％阶跃量的阶跃试验，录取发电机机端电压和励磁电压、励磁电流，观察并分析阶跃响应品质，据此调整PI控制器参数至阶跃响应品质基本合适后，再将机端电压升到额定值并对PI控制器参数进行细调。这套整定方法需要反复空载阶跃试验，花费时间较长，且会对发电机励磁系统、灭磁系统造成损耗。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种发电机励磁系统控制参数优化方法。

这种发电机励磁系统控制参数优化方法，包括以下步骤：

步骤1、用传递函数表示同步发电机在频域的简化暂态模型；用传递函数表示自并励励磁系统模型；

步骤2、根据极点配置法，用传递函数表示所得到的初始PI控制器；

步骤3、用粒子群寻优算法建立初始粒子群，寻找粒子最优历史位置和全局最优历史位置gbest，然后将初始值赋予一个守望粒子pwatcher；

步骤3.1、初始化部署粒子群，设置设定次数，设定次数大于0；将当前迭代次数设为0；在守望粒子pwatcher附近的小范围区域内随机部署所有粒子，二维情况下，该区域为矩形，该区域表述为：

上式中，p[]表示存放粒子类对象的列表；i表示第i个粒子；rand是均匀分布在-10％和+10％之间的随机变量，p[i]是粒子类的对象；.x和.y分别表示参数K_p和K_i；

步骤3.2、若当前迭代次数小于设定次数，则对第i个粒子计算适应度函数：

α(X)＝w₁σ+w₂T_r+w₃T_s

上式中，α(X)为适应度函数，用于判断超调量、稳态误差等动态特性参数的优劣；σ表示机端电压超调量，T_r表示上升时间，T_s为调整时间(电压值与稳态值之差达到而且不再超过某一允许误差范围)；w₁、w₂和w₃分别为σ、T_r和T_s的权重系数；

步骤3.3、基于哈里托诺夫定理判断第i个粒子的稳定性：