邓立
（国家电投贵州鸭溪发电有限公司 贵州省遵义市 563108）
摘要：本文首先对同步发电机励磁控制方法研究进行简单介绍，重点分析目前在同步发电机励磁控制使用过程中存在的问题，在此基础上研究同步发电机励磁控制的发展趋势，希望能够对现阶段同步发电机励磁控制形成全面性的了解，掌握未来的发展趋势，从而为后期的研究工作指明方向，也为更好的实现同步发电机的励磁控制提供参考。
关键词：同步发电机；励磁控制；发展趋势
1引言
近年来随着经济社会的快速发展，各行业对于电力供应安全稳定性的要求越来越高。目前在电力供应过程中普遍采用对同步发电机进行励磁控制的方式来提高系统的稳定性。同步发电机的励磁控制也一直是电力行业关注的热点问题。经过多年的发展，励磁控制已经从单一的维护电压稳定发展成为实现高精度电压调节、抑制电压振荡、提高电力系统稳定性的高新技术。随着控制理论的发展和控制方法的优化，越来越多的励磁控制方法在电力供应过程中发挥作用。因此在现阶段加强对同步发电机励磁控制研究具有重要的现实意义，能够对现阶段的励磁控制方法及未来的发展趋势具有准确的把握。
2同步发电机励磁控制方法研究
同步发电机的励磁控制方法主要经历了线性单变量控制、线性多变量控制、非线性多变量及智能控制四个阶段的发展。逐渐从原来单一的维护电压稳定发展成为实现高精度电压调节、抑制电压振荡、提高电力系统稳定性的高新技术。
2.1线性单变量励磁控制方法
上世纪中期随着古典控制理论的逐渐成熟，在发电机中开始普遍使用直流励磁机的励磁方式，利用传递函数对发电机的控制系统进行描述，按照发电机的端电压偏差来实现对发电机的励磁控制。这种方式的控制算法比较简单，物理意义相对明确，在进行励磁控制的时候能够很简单的进行调整，有效抑制故障电压的波动，保持发电机输出电压的稳定性，而且能够对励磁电流的滞后相位和负阻尼转矩进行有效补偿。但是适用范围比较小，不能适用于非线性、耦合或者结构不定的对象，而且不能兼顾其他变量的调节性能，不能区分区分正负阻尼之间的变化，无法实现对系统低频振荡的抑制。
2.2线性多变量励磁控制方法
在线性单变量励磁控制的基础上发展形成了线性多变量励磁控制方法，能够实现对阻尼特性和稳定水平的改善，有效降低电力系统的调节精度与系统稳定之间的矛盾，同时能够更好的提供人工阻尼的补充。线性多变量励磁控制方法也根据基本控制特征的不同分为强力式、PID+PSS式和线性最优励磁控制方法。但是这种控制方式也存在一定的限制，不适用于非线性的对象，鲁棒性和控制性能都比较差。
2.3非线性多变量励磁控制方法
电力系统是比较典型的非线性动态系统，经常会受到多种因素的影响。但是上述励磁控制方法只能满足在特定状况下的线性控制，当受到干扰出现状态偏离的时候就会产生偏差。非线性多变量的励磁控制能够更好的满足在不确定性，非线性控制的需求。非线性多变量励磁控制方式比较多，常用的主要有以下几种：内膜励磁、自适应励磁、鲁棒励磁、变结构励磁、预测励磁、自抗扰励磁、反布励磁、无源优化励磁控制等。
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2.4智能励磁控制方法
上面提到的各种线性非线性励磁控制都是要基于一定的对象模型来进行，建立相应的状态方程计算各种因素的影响，很难达到一定的精度。现在新型的智能励磁控制方法能够摆脱对对象模型的依赖，利用自身强大的自适应、自学习和自组织能力处理电力系统中的不确定因素，从而有效提高系统的稳定性。常见的智能励磁控制方法为模糊励磁控制、神经网络励磁控制等。
3 同步发电机励磁控制存在的问题
电力系统已经逐渐发展成为一个巨维数的动态系统，而且具有比较明显的时变性和非线性，许多系统参数没有建立相应的动态模型，仍然存在许多问题影响电机的励磁控制。
3.1系统非线性问题
电力系统中存在大量的非线性因素，一般可以分为可微非线性和不可微非线性约束条件下的的问题。虽然现行的励磁控制系统能够实现对部分非线性问题的处理，实现对发电机的非线性控制。但是当系统中出现较强的非线性问题时，控制结果就会出现偏差，影响系统的稳定。
3.2多种控制方式综合的问题
不论是线性励磁控制、非线性励磁控制还是智能控制，虽然其理论体系和控制机理存在一定的区别，但是整个理论体系的发展都是一脉相承的。不同的控制方式各有特点和不足，能够很好的实现对单一方面问题的解决处理。但是电力系统比较复杂，在控制过程中对于一些问题需要使用多种不同的控制方式联合解决，能够更好的实现控制系统的综合性设计，取得更好的控制效果。但是目前对于各种控制方式的综合使用研究较少，没有实现对多种方式的综合利用，不同方式的效果没有得到充分发挥。
3.3大系统协调控制问题
目前电力系统的动态元件和子系统的耦合比较复杂，而且使用大量的动态调控装置。传统的励磁控制只能对局部控制的改善发挥一定的作用，对其他部分没有确定的改善，有时候反而会由于不同部分之间的不协调影响整个系统运行的稳定性。
4同步发电机励磁控制发展趋势
通过以上分析可知，传统的同步发电机励磁控制方式已经不能满足现阶段对于发电机控制的要求，需要采取更先进的控制方式来进行控制。从控制方法上要以非线性控制和智能控制理论为基础解决电力系统的暂态稳定控制问题，同时要注意多种控制方式的相互结合应用。
从控制对象来讲，未来同步发电机励磁控制将从原来单一对象的孤立控制模式向多对象多因素的综合协调控制方向改变，通过多种控制方式的结合协调控制多种控制对象。以一种全局控制的思想解决协调控制过程中出现的各种矛盾问题。
总之未来同步发电机的励磁控制将向大规模、高稳定性、全局性的方向发展。
5结论
同步发电机的励磁控制能够有效保障电力系统运行的稳定性，目前同步发电机的励磁控制正朝着更加智能的方向发展，对于电力系统稳定性的维护发挥了重要的作用。未来随着经济社会的发展，对于电力系统稳定性的要求将更加严格，这就需要电力系统相关人员更加深入加强对同步发电机励磁控制的研究，研究更加科学有效的控制方式，保障电力系统的运行。
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论文作者:邓立
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/29
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