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摘 要：随着时代进步，中国经济迅猛发展，工业化进程加快，不仅是在百姓日常生活还是工业生产中，我们对电能的需求逐步增加。比较常见的发电机组还是较为传统的火力发电机组，其中电力系统负荷频率是电力系统运行中最重要的参数之一，早期电力系统单一追求输出的频率和电压，现如今电力系统不光光是追求这些简单的需求，而是逐步转向于经济性和安全性的考虑，频率的大幅波动将同时对电力系统中的发电设备和用电设备造成冲击，严重时危及整个系统安全运行，由之而来引发了对负荷频率控制稳定性的探讨，国内外电力系统领域对稳定性分析都投入了大量精力和心血，但由于电力系统运行特性日趋复杂，现有控制方法难以解决复杂的频率稳定控制问题，基于负反馈控制理论，设计出PI控制器，控制阀门的开度，从而影响频率的输出，这样我们可以精准及时的把握住频率的变化，这种最为常见的控制方法在实践过程中也表现出一定的优越性，但也存在着相应的局限性，由于电力系统时常出现时滞现象，基于控制理论，对所含PID参数进行优化设计，增加PI控制器的增益，提高了系统时滞稳定性，以达到电力系统火力发电机组的自动运行和负荷频率的稳定性能。
关键词：电力系统；负荷频率；控制理论；MATLAB
引言
在工程科技和产业发展的背景下，随着经济水平的提升和科学技术的进步，科研人员对电力系统负荷频率的分析需求日趋扩大。随着各种控制策略的发展，负荷频率控制作为电力系统有功调频的重要方式，得到了越来越多的发展。
众所周知，火力发电机组运行过程中极易产生能源过度损耗，且电力系统在运行过程中会受到各种因素的干扰，而又因为电力系统日趋复杂，系统运行的稳定性难以保证。频率是衡量电力系统的重要指标之一，本课题所引用的文献就对电力系统负荷频率稳定性分析展开讨论，大量工程实践证明PID控制是频率控制最为常见的方法，但由于电力系统模型具有不确定性，传统的PID控制器很难达到好的控制效果，所达到的效果只能是理论上的最优，在此基础上，中外大量文献提出了更多基于对PID控制器的设计与优化方法，对电力系统建立负荷频率simulink数学模型。考虑到系统通信延时等网络问题时，基于线性矩阵不等式的方法，将PI控制器转换为静态输出反馈控制器，可以进一步提高电力系统稳定性能，提高经济和环境效益。
2 研究现状
针对火力发电能量损耗这一问题，目前研究基本基于火力发电机组系统频率稳定性指标展开讨论，在中外研究现状来看，传统的PID控制分析方法表现出一定的优越性和局限性，考虑到系统模型的不确定性后，在此基础上，各大主流控制理论在负荷频率稳定控制的应用中得到了推广，对PID控制进行不断的优化设计，近些年由于电力系统发展的需要，考虑到通信延迟等相关网络问题，部分学者提出更好的优化方法，基于线性矩阵不等式的方法，将电力系统PI控制器转换为静态输出反馈控制器，大大提高了系统的稳定性能。
经典控制策略
电力系统是包含非线性和时变因素的复杂动态系统。正常运行时电力系统的负荷波动很小，因此可以在其运行点附近使用线性化模型来简化表示系统动态。文献[7]和文献[9]都指出了电力系统频率调节控制的重要性和目前的成熟技术和未来发展方向。
PID控制器的结构和算法简单易懂、容易实现，从而在实际中被广泛应用，PID控制器由比例、积分、微分３部分组成[1]。PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其设计简单、鲁棒性能理想等优点，因此被广泛应用于负荷频率控制的研究中[20]。早在上世纪五十年代，Kirchmayer教授在自动控制理论中得到启发，利用传递函数原理提出了电力系统的负荷频率控制的模型，并将PI反馈控制运用其中，发现效果良好[20]。
文献[1]基于simulink环境下，详细分析了在有负荷扰动情况下PID控制系统的动态性能。实验数据表明，PID控制使系统具备很好的动态性能，并且在参数发生改变时，系统仍具有良好的鲁棒性。文献[4]提出考虑静态负荷模型和动态负荷模型的动态时域仿真模型，仿真结果验证了其有效性和正确性，可以用来验证其他计算方法得来的结果。文献[6]利用MATLAB使用所建自定义模块库中的模块对火电机组整体动态模型进行组态，给出了主要子系统和整体系统组态图并分析了在调节阀开度不同的情况下，火电机组各项参数响应特性，最后研究了各项扰动对系统稳定性的影响。
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