基于MATLAB同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)仿真維持發(fā)電機輸出端電壓或系統(tǒng)某點電壓在給定的數(shù)值，保證并聯(lián)運行的各發(fā)電機的無功功率能夠合理地進行分配，提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性及動態(tài)穩(wěn)定性，改善電力系統(tǒng)的運行條件。有發(fā)電機功率勵磁裝置及自動勵磁調(diào)節(jié)器構成閉環(huán)反饋系統(tǒng)發(fā)電機為被控對象，功率勵磁裝置供給發(fā)電機轉子磁場所需的直流功率，自動勵磁調(diào)節(jié)器AVR,一般由調(diào)差環(huán)節(jié)，電壓檢測，綜合放大等環(huán)節(jié)構成。說明：由發(fā)電機電壓互感器TV測量出的發(fā)電機電壓Ug在綜合點與電壓設定器的設定電壓Uref進行比較，其偏差值Uerr進入AVR放大部分進行運算，再經(jīng)勵磁機EX功率放大環(huán)節(jié)對發(fā)電機勵磁回路進行調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的數(shù)學模型同步發(fā)電機傳遞函數(shù)，電壓測量單元傳遞函數(shù)，功率放大單元傳遞函數(shù)同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)框圖，勵磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，勵磁系統(tǒng)的動態(tài)方程同步發(fā)電機傳遞函數(shù)假設該系統(tǒng)中的發(fā)電機雙輸出繞組是嚴格同步變化的，在不考慮發(fā)電機磁路的飽和特性時，同步發(fā)電機的傳遞函數(shù)可簡化為下一階滯后環(huán)節(jié)：

Gg(Gg(s)=Kg1+TdO'*sKg,發(fā)電機放大系數(shù)，取1TdO',時間常數(shù)，取1電壓測量單元電壓測量單元完成勵磁同步發(fā)電機輸出電壓到數(shù)字控制器輸入信號的轉化，其中整流濾波電路略有延時，可用一階慣性環(huán)節(jié)近似描述，故傳遞函數(shù)為：Gm(s)=1+Tr*sKc,電壓傳感器的輸入輸出比例，取3Tr，濾波回路時間常數(shù)，取1功率放大單元功率放大主要是指由勵磁控制器輸出小的控制信號Upwm,到勵磁功率器件的輸出Uf之間的功率轉換作用，該單元可認為是一階慣性環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)為：Ga(sGa(s)=U(s)Upwm(s)Ka1+Ta*sKa，放大環(huán)節(jié)的電壓比例，取2Ta,放大環(huán)節(jié)時間常數(shù)，取1勵磁系統(tǒng)框圖根據(jù)同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的結構，得出該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)框圖

勵磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù)有上述單元傳遞函數(shù)及其系統(tǒng)框圖可得勵磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=Gg(s)*G(s)=1+Gg(s)*Ga(s)*Gm(s)2s+2s3+3s2+3s+7取：Kg=1,TdO'=1Kc=3,Tr=1,Ka=2,Ta=1勵磁系統(tǒng)的動態(tài)方程'-3-3-7、'1)x=100x+0u、010,、0,y=(0,2,2)x即：=Ax+bu,y=x勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性G(s)=G(s)=s3+3s2+3s+7<-3-3-7、A=100<010丿傳遞函數(shù)分母最高階數(shù)=狀態(tài)方程維數(shù),所以系統(tǒng)能夠完全表征,所以該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。勵磁系統(tǒng)的能控性

該系統(tǒng)的能控矩陣：(1-36、S=(b,Ab,A2b)=01-3<001丿Rank(S)=3,所以能控矩陣是滿秩，所以該系統(tǒng)是狀態(tài)完全能控的。勵磁系統(tǒng)的能觀性該系統(tǒng)的能觀矩陣：(、CT022、V=ctA=220ctAi\丿「4-6-14‘Rank(V)=3，所以能觀矩陣是滿秩，所以該系統(tǒng)是狀態(tài)完全能觀的。勵磁系統(tǒng)的單位階躍曲線FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelp□QSteQn?雇□EV□765O.Q'.O.o3.2T—oQ;o.o.

765O.Q'.O.o3.2T—oQ;o.o.勵磁控制系統(tǒng)的根軌跡圖FileEditViev>/InsertToolsDesktopWindowHelp□qafeqn?jg□e■口RootLocus5RealAxis勵磁控制系統(tǒng)的根軌跡圖FileEditViev>/InsertToolsDesktopWindowHelp□qafeqn?jg□e■口RootLocus5RealAxis勵磁控制系統(tǒng)的校正采用PID調(diào)節(jié)器對系統(tǒng)進行矯正，PID調(diào)節(jié)器的函數(shù)為:G(s)=K+K*s+KCpds=1+0.5*s+-s_0.5s2+s+1s取Kp=1，Ki=1，Kd=0.5校正后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：G(s)G(s)=Cs3+3s2+4s+2

s4+3sG(s)G(s)=C繪制未校正系統(tǒng)的bode圖：HFigure1.1C^lIhJI1FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelp□QSfe食Q狀□Es□BodeDiagramFrequency(rad/sec)BOJSOJFrequency(rad/sec)BOJSOJ鋁L-d校正以后的bode圖：

HFigure1FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelp□Qfe愆Xs□BodeDiagramMpnBodeDiagra