因是因系统中产生的负阻尼作用,拆消了系统固有的正阻尼。电力系统是一个非线性的系统,但对电力系统低频振荡的研究,我们应用无穷大的电力系统模型是可行的。而且能更清楚的表明了低频振荡与其运行状态下的各种参数关系。以及用电力系统电压稳定器如何改进提高电力系统的阻尼系数,提高系统的稳定性。带有电力系统电压稳定器的单机无穷大系统如图3-1所示:
图3-1 带有PSS的单机无穷大系统
4 模糊理论
4.1 模糊控制器的结构
模糊系统具有如下几个特征:
a、模糊系统就是一个基于知识或基于规则的系统,其重要的核心是if-then的规则说组成的规则库。
b、在一个if-then的规则里,一个用连续函数对多描述的居住所作出的if-then形式的陈述。
c、模糊系统靠组合模糊if-then规则构造而成的。
d、当我们把模糊规则当做控制器来使用时,我们也可以把这种控制器作为模糊控制器来使用。
我们构造一个模糊系统的出发点就是要对得到的一组来自于钻井或基于该领域知识的模糊if-then规则而后将这些规则组合到某一系统中,对不同的模糊系统可以采用不同的组合原则。
因为模糊控制器的控制规则是依据操作人员的控制经验说得到的,模糊控制器的作用也就是模仿人工的控制。然而用人工控制某一生产的过程中,一般的操作人员只能观测到被控的对象输出变量的变化率,或者说观察到的输出变量与输出变量的综合这两状态,然后凭借经验就可以对其中的生产过程进行控制。所以在常规的模糊控制器中,大多数是选偏差值e以及偏差变化率Δe,然而将控制量作为模糊控制器的输出变化率,这样就基本确定了模糊控制器的基本结构了。
如图4-1所示,图中给出了一个模糊控制器的基本结构,模糊控制情况也划分为模糊输入接口,模糊推理判决的机构和模糊输出的接口三大部分,各部分的主要作用分别为:
(1)模糊输入接口的功能是为了实现精确的模糊化,即将偏差e及偏差变化率Δe的精确值转化为模糊量,以方便进行模糊推理的决策。
(2)模糊推理的决策机构主要功能是模仿人的思维特征,根据总结人工的控制取得的语言控制规则进行模糊的推理并且决策出模糊输出的控制量。
(3)模糊输出接口的主要功能是对经模糊判决,将输出模糊量转化为精确的控制量施与被控的对象。
图4-1 模糊控制器的基本结构
4.2 Sugenon模糊推理系统
模糊推理是针对模糊输入和模糊规则[3],按照我们确定的推理方法进行推理;得到的模糊输出量,其实质是将一个给定的输入空间通过模糊逻辑的方法映射到一个特定的输入空间,并通过模糊逻辑的方法映射到一个给定的输出空间的计算过程,对于一般的一阶Sugeno模型规则的形式为 If x is A and is B .then z=px+qy+r式中,x与y将为输入的语言变量;A和B为推理前的模糊语言变量;z为输出语言变量,p、q、r问为常数。
Sugeno模型中采用的单元素输出函数,其中模糊蕴含即是简单的乘法法则,模糊的合成即是各单元输出函数的简单包涵,该模型可以极大的提高逆模糊化处理过程的效率。
4.3 模糊控制规则表
发电机的速度偏差及转速变化率信号最能代表系统的动态性能[4],故被选择作为电力系统稳定器的输入信号,选择Sugeno模糊推理系统,确定的输入Δw的范围及语言变量值(即为NC,NM,NS,Z,PS,PM,Pc七个),其中函数选择高斯型:
确定输出U范围及语言变量值(为了避免反复的调试,而需要取得更好更平滑的控制效果,我们确定为13个,即(N6,,N5,N4,,N3,N2,,N1,,Z,,P1,,P2,P3,P4,,P5,,P6,)用以控制规则表在一行或同一列没有相同的元素并且相邻的为主控制行为均不相同,其函数选择为单点集(分别为-0.4,-0.3,-0.25,-0.15,-0.1,-0.05,0,0.1,0.15,0.25,0.3,0.4).表1即为其模糊控制规则表:
表4-1:
U NL NM NS Z PS PM PL NL N6 N5 N4 N3 N2 N1 Z NM N5 N4 N3 N2 N1 Z P1 NS N4 N3 N2 N1 Z P1 P2 Z N3 N2 N1 Z P1 P2 P3 PS N2 N1 Z P1 P2 P3 P4 PM N1 Z P1 P2 P3 P4 P5 PL Z P1 P2 P3 P4 P5 P6
5 电力系统稳定器的设计
5.1 PSS的原理
电力系统稳定器所采用的信号即可以是发电机轴角速度Δw或者为机端的频率偏差Δf、电功率偏差ΔPe和过剩功率ΔPm及他们的组合等。由于这些信号相对于轴角速度的相位不同,为了使PSS的输入信号能够产生适当的正阻尼的合适相位,一般的PSS都要求其配备相位超前或者滞后网络。如图5-1所示为PSS的方框图框图。
图5-1 PSS框图
图5-2为PSS的通用传递函数.对于不同的输入信号,各环节的阶数不同,时间常数也不相同。
图5-2 通用传递函数
在这里我们讨论以w为信号的电力系统稳定器的设计。
5.1.1 电力系统稳定器的传递函数
如图5-3所示得,假设转速的信号通过传递函数Gs(s)在被引入到励磁调节器参考点。
图5-3 PSS引入后的传递函数
根据图5-3可得:
然后再分别把G3(s)、Ge(s)代进去得:
因K6Ke>>`1/K3,所以可以将1/K3省略,则有:
其中:
式子中:wx-为励磁控制系统的无阻尼自然震荡频率;
x-为系统的阻尼比。
因此可以知道,如果稳定器的传
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