基于MATLAB同步发电机励磁控制系统仿真.doc

基于 MATLAB 同步发电机励磁控制系统仿真 本文介绍了一种基于 MATLAB 的同步发电机励磁控制系统仿真，旨在维持发电机输出端电压或系统某点电压在给定的数值，保证并联运行的各发电机的无功功率能够合理地进行分配，提高系统的静态稳定性及动态稳定性，改善电力系统的运行条件。 一、同步发电机励磁控制系统的结构 同步发电机励磁控制系统由发电机功率励磁装置、自动励磁调节器（AVR）、电压检测和综合放大等环节构成。其中，发电机功率励磁装置供给发电机转子磁场所需的直流功率，自动励磁调节器 AVR 由调差环节、电压检测和综合放大等环节构成。 二、同步发电机励磁控制系统的数学模型 同步发电机的传递函数可以简化为一阶滞后环节：Kg，发电机放大系数，时间常数Td0’。电压测量单元的传递函数可以用一阶惯性环节近似描述：Kc，电压传感器的输入输出比例，滤波回路时间常数Tr。功率放大单元的传递函数可以认为是一阶惯性环节：Ka，放大环节的电压比例，放大环节时间常数Ta。 三、励磁系统的传递函数 根据同步发电机励磁控制系统的结构，可以得出该系统的传递函数框图：励磁系统的传递函数可以表示为： Kg，Td0’，Kc，Tr，Ka，Ta。 四、励磁系统的动态方程 励磁系统的动态方程可以表示为： =Ax+bu，y= x。 五、励磁系统的稳定性 励磁系统的稳定性可以通过传递函数分母最高阶数来判断：状态方程维数，所以系统能够完全表征，所以该系统是稳定的。 六、励磁系统的能控性 励磁系统的能控矩阵可以计算出：Rank（S）=3，所以能控矩阵是满秩，所以该系统是状态完全能控的。 七、励磁系统的能观性 励磁系统的能观矩阵可以计算出：Rank（V）=3，所以能观矩阵是满秩，所以该系统是状态完全能观的。 八、励磁系统的单位阶跃曲线和根轨迹图 励磁控制系统的单位阶跃曲线和根轨迹图可以通过 MATLAB 仿真获得。 九、励磁控制系统的 PID 调节 励磁控制系统可以采用 PID 调节器对系统进行矫正，PID 调节器的函数可以设置为：Kp=1，Ki=1，Kd=0.5。 十、励磁控制系统的 Bode 图 未校正系统的 Bode 图和校正后的 Bode 图可以通过 MATLAB 仿真获得。 本文介绍了一种基于 MATLAB 的同步发电机励磁控制系统仿真，揭示了该系统的结构、数学模型、传递函数、动态方程、稳定性、能控性、能观性、单位阶跃曲线、根轨迹图和 PID 调节等方面的内容，为电力系统的运行提供了有价值的参考。