阅读说明：本技术 一种给定值减幅阶跃的起励控制方法 (Excitation control method for given value amplitude reduction step ) 是由 余翔 赵先元 周筱珊 马小高 焦涵 高向鹏 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种给定值减幅阶跃的起励控制方法,包括起励流程开始时将当前给定值设置为目标给定值的25％；当发电机机端电压积分值低于25％目标给定值时强制控制角为最小角度,当发电机机端电压积分值不小于25％目标给定值时转为闭环控制；闭环控制中当发电机机端电压的瞬时值达到当前给定值,或者给定值保持在当前值的时间达到0.1秒,修改当前给定值；给定值增加的幅值为目标给定值与当前给定值差值的10％,如果给定值增加的幅值小于1％额定电压,则给定值增加的幅值为1％额定电压；起励流程中给定值爬升到0.98倍目标给定值后,将给定值设置为目标值,起励流程结束。本发明起励建压时间短,超调小,几乎没有振荡。(The invention provides a given value amplitude-reduction step excitation control method, which comprises the steps of setting a current given value to 25% of a target given value when an excitation starting process is started; when the voltage integral value at the generator terminal is lower than 25% of the target given value, the forced control angle is the minimum angle, and when the voltage integral value at the generator terminal is not less than 25% of the target given value, closed-loop control is performed; in closed-loop control, when the instantaneous value of the generator terminal voltage reaches the current set value, or the time for keeping the set value at the current value reaches 0.1 second, modifying the current set value; the amplitude value of the given value is 10% of the difference value between the target given value and the current given value, and if the amplitude value of the given value is less than 1% of the rated voltage, the amplitude value of the given value is 1% of the rated voltage; and after the given value in the excitation initiating process climbs to 0.98 times of the target given value, setting the given value as the target value, and ending the excitation initiating process. The invention has short excitation voltage-building time, small overshoot and almost no oscillation.)

一种给定值减幅阶跃的起励控制方法

技术领域

本发明涉及发电机起励控制领域，具体涉及一种给定值减幅阶跃的起励控制方法。

背景技术

发电机起励流程是在发电机进入空转状态后建立发电机电压的过程，国标GBT7409.3-2007要求起励流程调节时间不超过10秒，振荡次数不超过3次，电压超调不超过额定电压的15％。

起励流程绝大部分是将机端电压提升到额定电压，也有一小部分为了快速并网将机端电压提升到系统电压。在试验状态下，起励方式可能是励磁电流方式，将励磁电流提升到预置的值。试验状态下电压方式起励的给定值也可能不是额定电压，而时空载状态下给定值允许设置范围内的某一个值。

积分是自动控制系统中常用功能，可以滤除瞬时扰动。在控制器中通常通过下面的公式实现

V_av＝V_av+(V-V_av)·k

其中V是瞬时值，Vav是可以称为积分值，k是对应惯性时间常数T的系数，通常小于1。具体到电压积分值计算，k可以设置为0.03，在周期0.01秒的循环任务中调用。

以励磁系统为例，也有多处使用了积分值。从以发电机机端电压为控制对象的自动方式切换到以励磁电流为控制对象的手动方式时，给定值设置为当前励磁电流的积分值，可以实现无扰切换。

自动控制系统一般使用CPU的一个片上定时器由0递增到最大值，循环记数作为各个流程的公共时钟。一个32位定时器最大计数值2³²，在以84MHz频率记数时，最长计数时间超过51秒，可以满足高速控制的绝大多数计时需求。

各厂家的起励流程不尽相同，甚至可以是纯粹的开环控制，从最小控制角开始随着电压升高缓慢增大控制角，在电压上升到额定值附近再结束起励流程，转入电压闭环控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种给定值减幅阶跃的起励控制方法，通过前陡后平的给定值变化曲线减小起励流程的电压超调。

本发明的技术方案：

一种给定值减幅阶跃的起励控制方法，包括以下具体步骤：

起励流程开始时记录目标给定值和当前时间，并将当前给定值设置为目标给定值的25％；

当发电机机端电压积分值低于25％目标给定值时执行开环控制，强制控制角为最小角度，当发电机机端电压积分值不小于25％目标给定值时转为闭环控制；

闭环控制中当发电机机端电压的瞬时值达到当前给定值，或者给定值保持在当前值的时间达到0.1秒，修改当前给定值，并记录当前时刻作为下一个给定值台阶的起始时刻；

给定值增加的幅值为目标给定值与当前给定值差值的10％，如果给定值增加的幅值小于1％额定电压，则给定值增加的幅值为1％额定电压；

起励流程中给定值爬升到0.98倍目标给定值后，将给定值设置为目标值，起励流程结束。

所述控制角由PID计算得到。

所述给定值增加的幅值为目标给定值与当前给定值差值的10％，如果给定值增加的幅值小于1％额定电压，则给定值增加的幅值为1％额定电压这一步骤具体采用如下公式进行计算

Ref＝Ref+max{0.01U_n,0.1·(Ref₀-Ref)}

其中Ref是当前给定值，Un是发电机额定定子电压，Ref₀是目标给定值。

所述起励流程开始时设置起励流程标志进入起励流程，设置脉冲标志允许整流桥输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：起励建压时间短，超调小，几乎没有振荡。

附图说明

图1是本发明方法流程示意图。

图2是本发明PID控制示意图。

图3是本发明给定值减幅阶跃起励的实际波形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3所示，本发明提供一种技术方案：

如图1所示，在起励流程开始时设置起励流程标志进入起励流程，设置脉冲标志允许整流桥输出，设置给定值为目标给定值的25％，并记录当前时刻作为当前给定值的起始时刻。目标给定值是期望起励流程结束时发电机机端电压达到的值，例如起励到额定电压，目标给定值就是额定电压，进入起励流程时设置给定值为额定电压的25％。

在发电机机端电压积分值达到目标给定值的25％以前为开环控制，设置整流桥控制角为最小角，可以加快电压上升速度。

在发电机机端电压积分值达到目标给定值的25％以后为闭环控制，控制角由PID计算得到。

图2给出了一个简化的励磁系统PID控制传递函数图，U是发电机机端电压瞬时值，Ref是给定值，T11<T12，(1+T₁₁s)/(1+T₁₂s)作为积分环节，T13>T14，(1+T₁₃s)/(1+T₁₄s)作为微分环节，K是增益，输出控制量经过(-1,1)限幅后进入反余弦环节，得到整流桥控制角。

当发电机机端电压瞬时值达到当前给定值，或者当前给定值持续时间达到0.1秒，立即记录当前时刻我新给定值的起始时刻，并按照下面的公司刷新给定值

Ref＝Ref+max{0.01U_n,0.1·(Ref₀-Ref)}

其中Ref是当前给定值，Un是发电机额定定子电压，Ref₀是目标给定值。

当给定值达到0.98倍目标给定值后，给定值设置为目标给定值，结束起励流程。

如图3可以看出起励建压时间短，超调小，几乎没有振荡。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。