[科普中國(guó)]-穩(wěn)定裕度

穩(wěn)定裕度根據(jù)環(huán)(穩(wěn)定)幅相特性曲線點(diǎn)的相對(duì)距離，可以判別系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定裕度，稱之為穩(wěn)定裕度。穩(wěn)定裕度應(yīng)用時(shí)考慮幅穩(wěn)定裕度和相角穩(wěn)定裕度。

簡(jiǎn)介可以采用以下措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度：增加串聯(lián)超前校正裝置，增加串聯(lián)滯后校正裝置，增加串聯(lián)滯后-超前校正裝置，增加開環(huán)零點(diǎn)，增加PI或PD或PID控制器，在積分環(huán)節(jié)外加單位負(fù)反饋。

相位裕度相位裕度（phase margin，PM），亦稱相位余裕，在電路設(shè)計(jì)中是非常重要的一個(gè)指標(biāo)，主要用來衡量負(fù)反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并能用來預(yù)測(cè)閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的過沖。一個(gè)性能良好的控制系統(tǒng)，其相位裕度應(yīng)具有45°左右的數(shù)值。

相位裕度可以看作是系統(tǒng)進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)之前可以增加的相位變化，相位裕度越大，系統(tǒng)越穩(wěn)定，但同時(shí)時(shí)間響應(yīng)速度減慢了，因此必須要有一個(gè)比較合適的相位裕度。

增益裕度是以相位為裕度是-180度時(shí)的增益為準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。傳統(tǒng)的增益裕度與相位裕度是經(jīng)典頻域控制理論中的重要概念，能夠直觀在奈奎斯特圖和波德圖上表示出來，是衡量閉環(huán)控制系統(tǒng)魯棒性的重要性能指標(biāo)。他們分別表示控制系統(tǒng)保持穩(wěn)定條件下所能承受的最大增益擾動(dòng)和最大相位擾動(dòng)，以克服控制回路中存在的干擾和對(duì)象不確定性。由于他們能夠直觀、有效的衡量控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性，基于增益、相位裕度的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法也受到廣泛關(guān)注。

通常開環(huán)相位延遲（相對(duì)于輸入）隨頻率變化，逐步增加到超過180°，此頻率下輸出信號(hào)（相對(duì)于輸入）反相。PM為正值，但會(huì)隨著頻率下降，在截止頻率（PM = 0）反相，于是在高頻率PM為負(fù)值（PM

更一般地，PM是由放大器及其反饋網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起（通常在放大器輸入處開環(huán)）定義的，在環(huán)路增益為1的頻率測(cè)定，并在閉合回路之前，通過嘗試輸入源的開環(huán)輸出的方式，將其從中去除。

在上述環(huán)路增益定義中，假設(shè)放大器輸入呈現(xiàn)零負(fù)載。要在零負(fù)載輸入下工作，為了確定該環(huán)路增益的頻率響應(yīng)，反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出需要加一個(gè)等效負(fù)載。

假定增益對(duì)頻率的圖象以一個(gè)負(fù)斜率穿過單位增益僅一次。只有在抗性或有源反饋網(wǎng)絡(luò)（如有源濾波器的情形）才需要這么考慮。

相關(guān)研究為解決電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限點(diǎn)附近雅克比矩陣奇異、牛拉法潮流不收斂的問題，提出了一種基于AQ節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度計(jì)算方法。首先在兩節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中推導(dǎo)了AQ節(jié)點(diǎn)的特性，該節(jié)點(diǎn)電壓相角和無功為已知量，省略了其有功潮流方程，將AQ節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)的相角差作為衡量負(fù)荷變化的依據(jù)1。

在多機(jī)電力系統(tǒng)中,首先需要進(jìn)行機(jī)組分群的研究，才能開展后續(xù)的低頻振蕩分析、暫態(tài)穩(wěn)定分析及動(dòng)態(tài)等值計(jì)算等。根據(jù)實(shí)測(cè)的各機(jī)組功角、角速度、功率等狀態(tài)量計(jì)算復(fù)合功角，通過復(fù)合功角間隙篩選多機(jī)系統(tǒng)的主導(dǎo)模式，然后選取其中穩(wěn)定裕度最小的主導(dǎo)模式作為最終分群結(jié)果2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李嘉騫 - 博士 - 同濟(jì)大學(xué)