双馈风电场次同步控制相互作用的分数阶滑模抑制策略

针对双馈风电场接入串补输电系统,提出一种可快速收敛的分数阶滑模控制策略以抑制次同步控制相互作用并增强控制系统鲁棒性。首先通过反馈线性化方法抵消双馈风电场固有的非线性;其次设计分数阶滑模控制策略并应用于网侧变流器控制回路,利用分数阶微积分算子所增加的自由度实现系统快速收敛;最后通过非线性时域仿真和实物仿真检验抑制效果。结果表明:所设计的分数阶滑模控制策略有效改善了次同步频率范围内的系统阻尼,能在不同工况下实现对次同步控制相互作用的有效抑制,使系统快速恢复稳定,并加强系统对参数摄动的鲁棒性。     

七阶电力系统混沌振荡的动态面滑模控制

由于电力系统混沌振荡会对整个系统的稳定性造成严重危害,本文为七阶混沌电力系统提出动态面滑模控制策略.首先,对七阶电力系统中的混沌振荡行为进行分析,从而论证了系统中混沌吸引子的存在性.接着给出了含有储能装置受控电力系统耦合动力学模型的构建过程.将这种混沌控制问题最终归结为三个具有严格反馈形式的动力学子系统的控制问题,并为其设计了动态面滑模控制器.由于系统本身的特点所致,在动态面控制方法中引入滑模控制能够减少动态面控制器的设计步骤,并降低闭环系统稳定性分析的复杂性.通过稳定性分析论证得出闭环系统能够实现一致终结有界稳定.最后,对所设计控制器的有效性进行数值仿真验证.     

含STATCOM多机系统的广义Hamilton非线性控制设计

为提高系统电压的稳定性,针对电力系统非线性微分代数系统,在含STATCOM的结构保持多机系统中设计了相应的非线性稳定控制器,提出了有利于控制设计的功率注入STATCOM新模型;运用广义Hamilton系统理论设计了含STATCOM的结构保持多机系统的控制策略,并提高系统对扰动的鲁棒性。对含有STATCOM的典型3机9节点系统进行仿真的结果表明了所提出控制策略延长了系统临界故障时间,证明该策略可提高系统暂态稳定性。     

基于间接Hamilton化理论的超导储能控制设计

采用超导储能装置（Superconducting magnetic energy storage,SMES）的二阶模型,得到含SMES的单机无穷大电力系统模型。进而利用Lagrange化和间接Hamilton化理论, 构造了该动态系统的Hamilton函数,并提出相应的SMES的稳定控制策略。最后,利用Matlab进行仿真验证了笔者所提出控制律的正确性和有效性。结果表明, 在大干扰的情况下,基于间接Hamilton化理论所设计的超导储能控制器能使系统快速地恢复到稳定运行状态,提高电力系统的暂态稳定性。     

可控串联电容补偿装置的神经网络α阶逆系统控制

研究将神经网络α阶逆系统控制策略艇于可控串联电容补偿装置的控制。针对从实际系统等值简化而得的单机无穷大双回线电力系统,探讨了神经网络α阶逆系统的辨识和附加线性控制器的设计;在不同运行方式下,研究新的控制策略对系统暂态稳定的作用。仿真结果表明：同常规的ＰＩＤ控制策略相比,文中所提出的控制策略具有相当强的自适应性,可大大提高高力系统的暂态稳定性。     

采用储能电源辅助的暂态稳定紧急控制方法

为减少切机量并使暂态稳定紧急情况得到有效控制,提出采取切机措施同时联合储能电源进行暂态紧急控制的策略。推导了含储能电源的系统三阶等值模型,基于反步法计算中间控制变量的控制律,并进一步设计储能电源装置的暂态稳定非线性鲁棒控制器。在扩展等面积法(EEAC)的基础上提出一种参考切机量的简化计算方法。提出通过切机组合优化算法选择最优切机组合并在切除机组的同时投入储能电源。基于含储能两区域系统近似等效模型分析储能有效控制时段并给出了退出时间的计算方法。利用PSASP 7.0用户自定义(UD)模型搭建储能电源及控制器模型并接入WEPRI 36节点系统中进行控制器及控制策略有效性的验证。仿真结果显示所设计的控制器能够有效提高系统暂态稳定性,所提出的策略和储能电源切除时间计算方法能够达到减少紧急控制切机量和储能充放电次数的目的。     

UPFC状态反馈精确线性化潮流控制策略

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)传统线性控制器的性能可能因运行点的大范围变化而恶化,针对该问题提出了一种基于微分几何状态反馈精确线性化理论的UPFC非线性潮流控制策略。通过选择李雅普诺夫型输出函数、适当的非线性坐标变换和状态反馈将UPFC的5阶非线性系统完全转化为一个线性系统,然后采用线性极点配置方法设计了UPFC内部潮流控制器。IEEE 118节点系统的仿真对比结果表明,所提UPFC潮流控制策略改进了传统PI控制近似线性化的缺陷,有效适应了UPFC控制范围的大幅度变化,在提高电力系统暂态稳定性方面的效果明显优于传统PI控制。此外,该控制策略设计过程可以应用于所有基于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的柔性交流输电系统(flexibleAC transmission system,FACTS)装置。     

开关磁阻电机的分数阶终端滑模控制

针对开关磁阻电机常规滑模控制器的抖振问题,提出一种改进分数阶终端滑模控制器.不同于常规的滑模控制策略,该控制器可以保证系统全局具有较快的收敛速度,并可以显著改善系统的抖振情况.利用分数阶系统稳定性理论和李雅普诺夫稳定性理论分析了该分数阶系统的稳定性和有限时间收敛特性.为了验证提出方法的有效性和实用性,进行了仿真分析与实...     

基于分数阶滑模控制的双馈风电系统次同步振荡抑制方法

双馈风电并网系统易发生次同步振荡，通过线性化方法进行参数调节或附加阻尼控制设计，存在适应性不强的问题。提出基于分数阶滑模控制的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)抑制方法，通过滑模控制策略的非线性与强鲁棒性解决次同步振荡的频率漂移问题，充分利用分数阶微积分算子增加的系统自由度实现对振荡的快速抑制。以定子功率的瞬时误差作为状态变量，构建分数阶滑模面，证明所设计的分数阶滑模控制可使系统在有限时间内达到稳定状态。基于IEEE第一标准模型、冀北沽源风电系统模型进行仿真及实验分析，将分数阶滑模控制与整数阶滑模控制和次同步阻尼控制进行对比。结果表明，分数阶滑模控制可在不同工况下实现对次同步振荡的快速抑制，增强系统鲁棒性。     

双极性直流微电网的改进型高阶滑模自抗扰控制

针对双极性直流微电网中分布式新能源的系统功率波动、负载侧负荷频繁投切等不确定因素所引起母线电压波动问题,以基于风光互补含混合储能的双极性直流微电网为研究对象,提出一种双闭环改进型高阶滑模自抗扰控制策略。首先,依据自抗扰理论将控制系统拟合为一阶系统模型,转化为自抗扰控制系统范式。其次,设计了改进型超螺旋滑模控制器代替传统自抗扰控制中的线性控制器,引入了具有快速收敛性的级联有限时间扩张状态观测器代替线性扩张状态观测器,既能通过高阶滑模控制算法抑制抖振,又能提高对系统集总扰动的估计精度,从而利用非线性控制策略的优势改善系统动态响应过程及抗扰性能。然后,通过Lyapunov理论证明控制系统的稳定性。最后,基于Matlab/Simulink仿真软件以及搭建实验平台对3种不同控制策略进行对比验证,实验表明所提控制能够很好地抵抗扰动和提高系统的暂态性能。     

基于分数阶滑模的风力发电机直接功率控制

为了改善双馈风力发电系统的控制性能,将分数阶滑模控制应用于双馈风力发电机的直接功率控制系统中。将分数阶微积分引入到滑模控制中,构成分数阶滑模控制器,利用分数阶的遗传衰减特性削弱滑模控制的抖振。推导了应用于双馈风力发电系统的分数阶滑模控制律,并用李雅普诺夫稳定性定理证明了系统的稳定性。所提出的分数阶滑模控制系统省略了电流环控制,简化了控制结构,实现了有功功率和无功功率的有效控制。仿真与试验结果显示出所用分数阶滑模控制策略的有效性,同时表明该系统削弱了传统滑模控制中存在的抖振。     

高压直流输电与发电机励磁的综合变结构控制

研究了交直流互联系统采用变结构控制策略提高系统的暂态稳定性问题。以一单机无穷大系统为研究对象,并以交直流互联系统的动力学方程、发电机的电磁功率方程和高压直流输电直流功率调制规律方程为基础,建立了发电机励磁与高压直流输电综合控制的非线性数学模型。采用滑膜变结构控制策略设计了发电机励磁和高压直流输电的综合控制器,该控制器采用先设定系统的滑模运动方程,再求取等效系统,最后求取切换面的方法来得到控制规律。在交流输电线路发生故障时,采用常规的控制策略和文章提出的控制策略对系统进行了仿真,仿真结果表明,采用该控制策略能够显著提高输电系统的暂态稳定极限及暂态稳定性。     

基于滑模控制理论的MMC-MTDC自适应下垂控制策略

传统MMC-MTDC下垂控制策略中常采用PI双闭环控制,系统的暂态特性较差。为提高系统响应速度和稳定性,提出基于滑模理论的自适应下垂控制策略。控制器采用双闭环级联控制结构,其中内环控制器根据滑模变结构在dq坐标系下对MMC非线性数学模型进行建模,设计积分滑模面和降低系统抖振的指数趋近律控制器;外环控制器根据MMC实时容量与功率参考指令的比较设计自适应下垂控制器,使MMC根据实际情况"量力而行"。最后在PSCAD/EMTDC中建立4端MTDC模型,在2种工况下进行验证,结果表明所提控制策略可以有效避免系统暂态时裕度较小的MMC满载,还具有较高的动态性能和响应速度。     

Adaptive switching control of uncertain fractional systems: Application to Chua's circuit

Since the introduction of fractional‐order differential equations, there has been much research interest in synthesis and control of oscillatory, periodic, and chaotic fractional‐order dynamical systems. Therefore, in this article, the problem of stabilization and control of nonlinear three‐dimensional perturbed fractional nonlinear systems is considered. The major novelty of this article is handling partially unknown dynamics of nonlinear fractional‐order systems, as well as coping with input saturation along the existence of model variations and high‐frequency sensor noises via just one control input. The method supposes no known knowledge on the upper bounds of the uncertainties and perturbations. It is assumed that the working region of the input saturation function is also unknown. After the introduction of a simple finite‐time stable nonlinear sliding manifold, an adaptive control technique is used to reach the system variables to the sliding surface. Rigorous stability discussions are adopted to prove the convergence of the developed sliding mode controller. The findings of this research are illustrated using providing computer simulations for the control problem of the chaotic unified system and the fractional Chua's circuit model.     

提高APF谐波补偿能力的全局快速Terminal滑模控制

谐波补偿环节的谐波电流跟踪控制是衡量有源电力滤波器(APF)性能优劣的关键因素之一。针对常规滑模控制中,无论如何调整线性滑模面参数都无法使得跟踪误差在有限时间内收敛到零的问题,提出了电流环基于全局快速Terminal滑模的谐波电流跟踪控制策略。该方法在线性滑模面的基础上引入非线性函数,弥补了常规滑模控制只能实现状态渐进收敛的缺点,在提高滑模控制瞬态性能的同时,消除了切换项,从本质上削弱了抖振。在不改变谐波检测环节的条件下,对APF进行稳态和暂态性能测试,将文中提出的全局快速Terminal滑模控制与常规指数趋近律的滑模控制对比,验证了文中控制策略的正确性和有效性。     

基于神经网络的双馈感应发电机滑模控制

针对不平衡电网下双馈感应发电机运行不佳的问题,将神经网络控制和二阶滑模控制相结合构成的神经网络滑模控制器运用到双馈风力发电机的直接功率控制中。设计了二阶滑模控制器,二阶滑模能够有效地削弱传统滑模控制的抖振;接着,设计了径向基神经网络对系统的不确定部分进行逼近;最后,基于李雅普诺夫稳定性定理推导了神经网络权值更新律,证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明所设计控制策略能对有功、无功功率及其定子电流进行有效控制,削弱了传统滑模控制中的抖振。     

阻尼联络线低频振荡的SVC自适应模糊控制器研究

从暂态能量的角度对区域模式振荡的过程进行分析，提出以降低区域间振荡能量为控制目标的阻尼控制策略，设计出附加在SVC上的自适应模糊控制器，以提高互联系统的动态稳定性水平。该控制方案不需预知系统具体参数，通过对系统运行状态和控制效果进行评判，依据模糊规则自适应地对控制参数进行调节，实现对区域模式振荡的有效抑制。数字仿真表明，该控制器能有效地提高互联系统的动态稳定性水平，对不同的系统运行方式和振荡模式具有较强的鲁棒性。     

电网电压不平衡下交直流混合微电网互联接口变换器分数阶滑模控制策略

针对并网型交直流混合微电网交流侧电压不平衡时会产生交流电流负序分量导致直流母线电压二倍频脉动的问题,提出了一种直流侧母线电压分数阶滑模控制以及交流侧负序电流抑制方法。首先,基于同步旋转坐标系下电网电压不平衡时交直流混合微电网互联接口变换器的数学模型,设计电压外环变结构滑模控制器。然后,根据电压不平衡时互联接口变换器的功率传输特性,提取交流侧三相电压的正序分量,得到交流侧负序电流抑制指令。接着,采用分数阶滑模趋近律设计内环电流解耦控制器,并利用李雅普诺夫函数进行稳定性校验。最后,基于Matlab/Simulink搭建的交直流混合微电网模型,验证了所提控制策略相较传统PI控制不仅抑制了三相电流的不平衡,而且将响应速度提升了近50%。     

特高压直流送端孤岛系统频率稳定控制

特高压直流与大型水电机组配套电源采用送端孤岛运行方式,能有效消除由直流闭锁引起的潮流大范围转移、系统暂态功角失稳问题。但是,送端孤岛系统的频率稳定性是决定系统能否运行的关键因素之一。结合南方电网楚穗、普侨特高压直流孤岛的调试情况,研究了水电站与特高压直流送端孤岛系统超低频振荡的机理,提出了频率稳定控制策略;阐述了直流甩负荷导致部分机组调相运行的机理。机网协调控制RTDS试验平台的仿真结果以及特高压直流孤岛系统的现场调试结果表明了所提控制策略的有效性。     

特高压直流馈入湖南电网的暂态电压稳定分析

随着远距离跨区直流输电规模持续增长,受端电网暂态电压稳定问题日益突出。研究 ±800 kV祁韶特高压直流投运后的湖南电网负荷中心暂态电压稳定性。首先,构建一种暂态电压稳定指标,并以湖南电网为算例验证该指标的有效性;然后,从实际电网运行需求出发,提出一种保证直流受端电网暂态电压稳定的运行控制实用方法,并将该方法应用于制定湖南电网运行控制策略;最后,分析影响湖南电网接纳特高压直流能力的主要因素。