[发明专利]基于开关控制的同步发电机切换励磁控制方法

权利要求书

1.一种基于开关控制的同步发电机切换励磁控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括下列步骤：

当同步发电机处于稳态运行且同步发电机转速偏差的绝对值时，切换励磁控制方法采用常规连续励磁控制器对同步发电机进行控制，其中为切换励磁控制方法由常规励磁控制器切换到开关励磁控制器的判据；

同步发电机受到外部扰动后，同步发电机转速偏差的绝对值时，切换励磁控制方法切换到开关励磁控制器；

当条件：{开关励磁控制器的开关频率达到励磁控制器可承受的最大值}∨{{(Γ_s-Γ_j)/Γ_s≥τ}∧{|Δω|收敛到得以满足时，切换励磁控制方法切换到常规连续励磁控制器；

其中∨表示逻辑与操作，∧表示逻辑或操作；

其中同步发电机转速偏差的振荡轨迹的极值序列为Γ(t)＝{Γ₁,Γ₂,…,Γ_j}，Γ_s＝(s∈{1,2,…,j})为序列Γ(t)中的最大值；

其中τ表示切换励磁控制器由开关励磁控制器切换到常规连续励磁控制器的切换判据之一；

其中和为常数，定义切换励磁控制方法由开关励磁控制器切换到常规连续励磁控制器的切换判据之一，和定义输出变量跟踪误差的误差区间即其中e为输出变量即发电机转速偏差Δω，和定义了F₀内的安全距离。

2.根据权利要求1的所述的基于开关控制的同步发电机切换励磁控制方法，其特征在于，所述的开关励磁控制器的设计包括以下步骤：

S1、采用如下三阶模型对同步发电机进行建模：

其中，Δδ为发电机功角偏差，ω_B为发电机同步转速，Δω为发电机转速偏差，H为发电机转子惯性时间常数，P_m为发电机输入机械功率，P_e为发电机输出电磁功率，D为发电机的阻尼系数，E_q为发电机的q轴电势，E_f为励磁电压，T′_d0为发电机定子绕组d轴开路暂态时间常数；

S2、以发电机转速偏差Δω为输出变量e，励磁电压E_f为输入变量，求取输出变量对输入变量的相对阶数r＝2；

S3、为同步发电机设计2阶开关励磁控制器。

3.根据权利要求1的所述的基于开关控制的同步发电机切换励磁控制方法，其特征在于，所述的开关励磁控制器的开关逻辑为：

q(0-)＝q⁰∈{true,false}

其中，q(t)和q₁(t)为逻辑变量并在集合{true,false}中取值，e是系统输出的跟踪误差，是跟踪误差的上边界，e是跟踪误差的下边界，q_old是对应逻辑变量上一时步的逻辑值，和定义输出变量跟踪误差的误差区间即和定义了输出变量一阶导数的误差区间即和定义了F₀内的安全距离，和定义了F₁内的安全距离，λ₁⁺和λ₁^-是理想的e在F₀内增加和减小的速度，q₁(t-)和q(t-)分别是q₁(t)和q(t)在上一时刻的逻辑值。

4.根据权利要求1的所述的基于开关控制的同步发电机切换励磁控制方法，其特征在于，所述的开关励磁控制器的输出为

其中q(t)为开关励磁控制器开关逻辑的逻辑输出，为最大励磁电压，为最小励磁电压。

5.根据权利要求1的所述的基于开关控制的同步发电机切换励磁控制方法，其特征在于，所述的常规连续励磁控制器的工作过程如下：

同步发电机转速偏差Δω输入到电力系统稳定器PSS，电力系统稳定器PSS输出u_PSS；

电力系统稳定器PSS的输出u_PSS和同步发电机机端电压偏差ΔV_t输入到一阶励磁器，输出励磁电压E_f，传递函数表示为：

其中K_A为励磁器的增益系数，T_A为励磁器的时间常数。