汽輪發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行混沌控制研究.pdf

1、目前，船舶電站普遍采用發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)作為船舶電力系統(tǒng)中發(fā)電的重要設(shè)備，控制難度大。在非線性動力學(xué)系統(tǒng)中，混沌振蕩作為一種特殊的運(yùn)行狀態(tài)，越來越受到重視，混沌振蕩現(xiàn)象主要表現(xiàn)為船舶電力系統(tǒng)運(yùn)行中所觀測到的大量類似隨機(jī)的、突發(fā)或陣發(fā)性的電力系統(tǒng)振蕩。這種振蕩過程沒有固定的周期，它對船舶電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行是一種極大的威脅，可能會造成系統(tǒng)失穩(wěn)。本文首先論述了混沌的基本性質(zhì)，接著分析了電力系統(tǒng)的非線性，進(jìn)一步研究了魯棒控制器的設(shè)計。研究發(fā)

2、現(xiàn)可以利用非線性魯棒控制器來控制汽輪發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時出現(xiàn)的混沌現(xiàn)象。具體開展了以下方面的研究工作：
　　首先，通過對船舶電力系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)模型的分析，可得到單機(jī)電力系統(tǒng)中汽輪發(fā)電機(jī)組主調(diào)節(jié)汽門控制系統(tǒng)狀態(tài)方程，以及勵磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，確定船舶電力系統(tǒng)單機(jī)數(shù)學(xué)模型，再結(jié)合并聯(lián)時電壓與電流耦合關(guān)系，還有負(fù)載電流關(guān)系，確定汽輪發(fā)電機(jī)組雙機(jī)并聯(lián)的非線性數(shù)學(xué)模型。
　　其次，利用Lyapunov指數(shù)分析法對船舶電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的混沌

3、振蕩進(jìn)行分析，將通過計算得到的Lyapunov指數(shù)譜作為電力系統(tǒng)混沌行為的判據(jù)。根據(jù)船舶電力系統(tǒng)非線性模型，在模型中加入一個周期擾動，分析當(dāng)系統(tǒng)中的擾動幅值和擾動功率發(fā)生變化時，觀察Lyapunov指數(shù)譜圖中Lyapunov指數(shù)?1,?2,3?的取值，得出系統(tǒng)出現(xiàn)混沌的條件，然后進(jìn)一步觀察取不同的擾動幅值時，得到汽輪發(fā)電機(jī)組的功角和轉(zhuǎn)速的波形圖，以及系統(tǒng)相圖，并對它們的圖形進(jìn)行分析。最后驗證了采用Lyapunov指數(shù)分析法的正確性，得出

4、了汽輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)混沌振蕩現(xiàn)象的參數(shù)條件，為進(jìn)行混沌控制的研究提供了前提條件。
　　再次，本文通過建立的船舶電力系統(tǒng)非線性數(shù)學(xué)模型，以直接反饋線性化方法和非線性魯棒控制理論為基礎(chǔ)，設(shè)計非線性調(diào)速器和調(diào)壓器，建立汽輪發(fā)電機(jī)組統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型，并通過仿真觀察控制效果。
　　本文針對汽輪發(fā)電機(jī)組雙機(jī)并聯(lián)時出現(xiàn)的混沌現(xiàn)象，運(yùn)用Matlab仿真軟件實(shí)現(xiàn)船舶電力系統(tǒng)的分析與仿真，通過仿真實(shí)驗結(jié)果，得到船舶電力系統(tǒng)中出現(xiàn)混沌現(xiàn)象的條件，通過