[發明專利]一種建立線性環節能量函數的方法及其應用

在審

• 申請號: 201710470016.2
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107370189A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 錢晶;葉佳;曾云;耿佳敏;黎敬霞;張文英;宋琪;于鳳榮
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種建立線性環節能量函數的方法及其應用，屬于電工理論和發電機控制技術領域。

背景技術

在對一些復雜系統進行建模時，往往需要建立系統的能量函數，復雜系統中可能包含線性元件，這些線性元件可以看作一個線性環節，如何建立其能量函數目前并沒有很好的方法，而線性環節的能量函數作為整個復雜系統能量函數的一部分，對建立系統的能量關系和模型都直接關聯。例如應用廣義哈密頓理論研究發電機組內部耦合問題，發電機組建模可以通過建立發電機組的哈密頓函數，也就是發電機組的能量函數。發電機組是一個復雜系統，但內部也包含有勵磁調節器和電力系統穩定器這樣的線性環節，需要建立這些環節的能量函數。

如何建立非線性環節的能量函數是一個重要問題，最直接的方法是從實際系統的基本特征出發，經過嚴格的數學推導而導出，但由于各種環節自身的復雜性，很多情況下很難從其自身的基本能量關系直接推導能量函數，找到一種簡便實用的建立線性環節的能量函數的方法具有理論和工程的價值。

發明內容

本發明提供了一種建立線性環節能量函數的方法及其應用，以用于解決線性環節建立能量函數或復雜系統中線性環節的能量函數建立問題。

本發明的技術方案是：一種建立線性環節能量函數的方法，將傳遞函數表示的線性環節用RC電路進行等效，將該等效電路建立的能量函數作為線性環節的能量函數。

將傳遞函數表示的三種典型線性環節用等值的RC電路等效；其中，三種典型線性環節分別為一階慣性環節、過濾環節、超前-滯后環節；

建立三種典型線性環節RC等效電路的能量函數，分別為：其中，H₁、H₂、H₃分別為一階慣性環節、過濾環節、超前-滯后環節RC等效電路的能量函數，C_r、C_w、C_s分別為一階慣性環節、過濾環節、超前-滯后環節RC等效電路的電容參數，U_out1、U_out2、U_out3分別為一階慣性環節、過濾環節、超前-滯后環節RC等效電路的輸出。

上述建立線性環節能量函數的方法用于復雜系統中對線性元件的能量函數建立。

所述復雜系統中對線性元件的能量函數建立可以為發電機控制器哈密頓能量函數的建立。

本發明的有益效果是：

1、一個復雜系統往往包含許多非線性和線性元件，在對其進行建模過程中，可能會涉及到系統的能量，例如應用哈密頓理論對一個復雜系統進行建模時，需要獲取系統的哈密頓能量函數，其中的以傳遞函數表達的線性元件可以借鑒本發明的方法，即應用等效電路間接獲取元件的能量函數，解決線性元件能量建立問題，為總體解決復雜系統的建模問題提供幫助。

2、本發明可以擴展應用到需要對線性元件進行能量建立的任何地方(如：發電機附加控制的電力系統穩定器(PSS))。

附圖說明

圖1為本發明一階慣性環節及其RC等效電路；

圖2為本發明常用的過濾環節傳函及其RC等效電路；

圖3為本發明超前-滯后環節傳函及其RC等效電路；

圖4為實施例1中電力系統穩定器(PSS)及其與發電機勵磁系統連接圖；

圖5為實施例1中等效電路表示的電力系統穩定器(PSS)及其與發電機勵磁系統連接圖。

具體實施方式

實施例1：一種建立線性環節能量函數的方法，可以具體應用于發電機附加控制的電力系統穩定器(PSS)：

步驟一：典型電力系統穩定器(PSS)可用圖4所示的結構表示，PSS包含放大環節，其放大倍數為K_s；信號過濾環節，其傳遞函數為相位補償環節，其傳遞函數為其中T_w是信號過慮環節的時間常數(秒)，T₁、T₂是相位補償環節的時間常數(秒)，s為微分算子。