基于输出反馈和区域极点配置的电力系统阻尼控制器研究

提出了利用区域极点配置法设计电力系统阻尼控制器,以实现低频振荡的近似均匀阻尼控制.首先分析了电力系统的阻尼特性和阻尼控制器抑制低频振荡的本质,得出实现均匀阻尼控制的条件,然后根据参与因子的大小,确定控制器的安装位置,最后利用均匀阻尼思想及广域测量信号,将低频振荡的控制转化为发电机阻尼控制器的区域极点配置问题.由于在设计...     

基于在线辨识和区域极点配置法的电力系统低频振荡协调阻尼控制

基于均匀阻尼思想和低频振荡的在线辨识,提出采用区域极点配置法设计阻尼控制器,以实现大系统低频振荡的协调阻尼控制。首先分析了电力系统低频振荡的阻尼特性和机组参与振荡的特点,提出实现均匀阻尼控制的条件和方法;然后基于低频振荡特征的辨识进行阻尼评估,确定均匀阻尼控制的目标;针对辨识模型进行降阶,得到适合控制器设计的降阶模型,最后采用区域极点配置法求出控制器的参数,同时抑制发电机参与的多个振荡模式。由于辨识的模型中考虑了其他发电机和调节系统对本机的影响,极点配置的目标保证发电机所参与振荡模式的阻尼尽量均匀,避免了其他模式阻尼的过度削弱,因此低频振荡控制具有一定的协调性,同时控制器的反馈信号为本地信号,实现了系统的分散协调控制。以新英格兰10机39节点系统为例,说明了本文设计控制器的有效性和鲁棒性,为电力系统低频振荡的分散协调控制提供了新思路。     

双馈风电机组抑制电力系统低频振荡的鲁棒控制策略

针对大规模风电场接入电力系统面临的低频振荡问题,提出了一种双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)附加鲁棒控制策略,通过控制双馈风电机组的转子侧无功输出向系统注入无功功率以达到提升系统阻尼的目的。首先采用TLS-ESPRIT辨识算法辨识出系统模型,然后采用基于区域极点配置的鲁棒控制理论设计附加阻尼控制器。为对所提控制方法相比于传统控制方法的优势,设计了基于极点配置的阻尼控制器。最后在PSCAD软件中搭建含风电的两区域模型验证所提控制方法的有效性。仿真结果表明DFIG附加鲁棒控制器能有效抑制电力系统低频振荡,具有较好的鲁棒性。     

基于系统辨识的广域时滞鲁棒阻尼控制

针对电力系统区间低频振荡问题,提出了一种利用广域测量信号的电力系统阻尼控制器的设计方法。该方法采用广域测量系统(WAMS)提供的准实时测量数据,通过Prony传递函数辨识法和纯时滞环节Pade逼近法建立时滞电力系统模型;然后基于混合灵敏度H∞控制理论和极点配置方法设计阻尼控制器,使闭环系统在满足H∞性能指标的前提下极点分布于合适的区间,从而获得所需的系统动态性能。4机2区域电力系统和新英格兰测试系统仿真实例表明,采用广域测量反馈信号的阻尼控制器能够显著提高系统区间低频振荡的阻尼,并且具有时滞不敏感性。     

利用LMI技术设计鲁棒电力系统稳定器

传统的H∞控制理论在电力系统中的应用有种种限制,线性矩阵不等式(LMI)技术为多目标控制器的综合提供了新的途径.借鉴有极点区域配置约束的混合H∞/H2问题的LMI解法,设计了多目标H∞电力系统稳定器用于阻尼低频振荡.特征根计算与仿真分析表明,该控制器可在较大范围运行条件情况下向系统提供足够的阻尼.     

基于广域信号的多目标鲁棒HVDC附加控制器设计

为了利用HVDC抑制并联交流系统的低频振荡,设计了广域多目标鲁棒控制器。选择电力系统广域同步信号作为反馈控制的输入,考虑到电力系统的强非线性和各种扰动,采用H∞鲁棒控制设计方法抑制不确定因素对控制效果的不良作用,并用极点配置方法保证控制器对区域间振荡模式提供足够的阻尼。对于这样一个多目标鲁棒控制问题采用线性矩阵不等式方法进行求解,针对一个四机两区域交直流并联系统设计了直流附加控制器,特征值分析和非线性时域仿真结果均证明设计方法的良好效果。     

含双馈风电机组系统的广域阻尼控制器协调优化策略

为了提高含双馈风电机组系统抑制低频振荡的能力,提出一种基于自抗扰控制器的广域阻尼控制器协调优化策略。首先对含有双馈风电机组的电力系统进行建模;然后基于系统可观/可控性综合几何指标选择广域阻尼控制回路;最后利用人工蜂群算法对自抗扰控制器和广域阻尼控制器进行协调优化,以增强系统的稳定性。通过2区域4机系统和新英格兰10机39节点系统案例验证了所提出的方法在抑制含双馈风电机组系统低频振荡方面的可行性和有效性。     

基于区域极点配置的风电系统弱阻尼低频振荡模式抑制

风电并网不仅影响原有低频振荡模式,而且可能引入新的模式。改善单个低频振荡模式,可能削弱其他模式阻尼。基于双馈风电机组详细建模,建立风电系统状态空间方程,选择控制变量和输出变量。考虑双馈风电机组出力变化,分析弱阻尼低频模式区域极点配置的必要性。兼顾电网原有及新引入弱阻尼低频模式,构建降阶模型。采用基于线性矩阵不等式的区域极点配置法,设计输出反馈控制器,将所有弱阻尼低频模式配置在设定区域,提高其阻尼比,并增加系统稳定裕度。算例分析表明,所设计控制器有效提高所有弱阻尼低频模式的阻尼,改善了风电系统振荡特性。     

利用LMI技术设计鲁棒电力系统稳定器

传统的H∞控制理论在电力系统中的应用有种种限制,线性矩阵不等式 (LMI)技术为多目标控制器的综合提供了新的途径。借鉴有极点区域配置约束的混合H∞ /H2 问题的LMI解法,设计了多目标H∞电力系统稳定器用于阻尼低频振荡。特征根计算与仿真分析表明,该控制器可在较大范围运行条件情况下向系统提供足够的阻尼。     

能量变换器四机系统低频振荡控制方法研究

能量变换器是一种新型的可以直接与电网相连的高压发电装置,针对其多机并网以及在并网后的低频振荡的重要问题研究的较少.为了进一步了解能量变换器的运行特性,采用多频带电力系统稳定控制器的控制方式,对四机互联的能量变换器进行系统建模,分析了在故障情况下,发生弱阻尼形式的低频振荡,给出了发生振荡后的转子转速变化规律,探讨了能量变换器阻尼绕组对多机系统的影响,仿真分析了多频段电力系统稳定器的对低频振荡的抑制效果,并给出了自并励励磁系统的参数和多频段电力系统稳定控制器的选择方法.仿真结果表明,多频带电力系统稳定器对弱阻尼方式的低频振荡的控制效果明显优于转速变化量的控制方式.     

步进电动机有源阻尼控制方法研究

对基于激磁磁势进行电流补偿的两相混合式步进电动机有源阻尼控制方法进行了深入的研究,该方法利用步进电动机的非线性模型,在细分控制的基础上引入位置或者速度反馈形成电流补偿,以达到改善系统阻尼特性的目的.首先阐述了该方法的控制原理,然后详细计算和分析了由位置偏差的比例调节,速度偏差的比例调节以及位置偏差的PID调节3种形式构成补偿电流时,补偿电流对系统阻尼特性的影响,并且给出了极点配置的方法和调节系数的选择依据.     

Saturated robust power system stabilizers

In this paper, a new saturated control design for uncertain power systems is proposed. The developed saturated control scheme is based on linear matrix inequality (LMI) optimization to achieve prescribed dynamic performance measures, e.g., settling time and damping ratio. In this design, the closed-loop poles are forced to lie within a desired region. The proposed design provides robustness against system uncertainties. The simulation results of both a single machine infinite bus and a multi-machine power systems are given to validate the effectiveness of the proposed controller.     

基于LCL滤波器优化的微电网多逆变器稳定运行控制系统

为了有效控制逆变器谐振现象,保障逆变器稳定运行,设计基于LCL滤波器优化的微电网多逆变器稳定运行控制系统。依据LCL多逆变器拓扑结构,创建LCL滤波器三相微电网多逆变器的状态空间数学模型。依据该数学模型,分析滤波器的谐振特性,采用2个互相独立的单相逆变器实现对平衡三相LCL逆变器中谐振控制,利用单相LCL逆变器完成控制策略研究;利用被动阻尼策略,通过电容支路串、并联阻尼法对LCL滤波器的逆变器进行振荡控制优化;利用主动阻尼策略,在不添加其他传感器和控制闭环的条件下,运用2对零极点使闭环系统中全部的主导极点都在垂直平面单位圆中,抑制LCL滤波器谐振问题,以实现系统稳定运行控制优化。实验表明,该方法通过主动阻尼和被动阻尼控制策略对LCL滤波器进行优化,能够确保微电网多逆变器的母线电压以及暂态波形的稳定,控制效果好。     

LCL滤波的三相整流器主动阻尼控制方法

LCL作为三相电压型有源整流器的输入滤波器存在稳定性问题,通常安置阻尼电阻以避免系统发生谐振.为使LCL滤波的有源整流器在无阻尼电阻的情况下稳定运行,以电压空间矢量控制为平台,提出引入交流滤波电容电流环的主动阻尼控制策略,改变了系统原本不稳定的极点.考虑采样保持、运算及PWM更新引入的延时,建立了包括电流控制环和LCL滤波器在内的存在一个采样周期延时的简化离散模型,并在z平面分析系统的稳定性,优化滤波电容电流环的放大系数.LCL滤波的电压型有源整流装置实验结果表明,整流器未发生电流谐振现象,证明了所提出的主动阻尼控制策略及稳定性分析方法的正确性.     

含HVDC的电力系统次同步振荡参数稳定域的可视化分析

采用特征值分析法研究交直流电力系统中HVDC换流器控制对次同步振荡(SSO)模态阻尼的影响。利用MATLAB的数值计算和数据可视化能力，计算并在三维空间绘制了SSO模态阻尼相对于整流器控制参数平面的轨迹曲面，并提出一种可视化描述SSO参数稳定域的巧妙方法。发现各SSO模态都有一条最佳的模态阻尼脊线，阻尼不是分别随整流控制器增益和时间常数单调变化的。因此，减小时间常数和提高增益可以从参数不稳定域到达参数稳定域或者远离参数不稳定域，有利于提高鲁棒稳定性，但并不总是有利于改善SSO模态阻尼。     

基于二阶上界函数的暂态稳定域估计方法

基于多机系统均匀阻尼模型,借助泰勒定理和拉萨尔不变性原理提出了一个新的构建暂态稳定域的一个闭合子集的解析方法:二阶上界函数法.首先介绍了构建此稳定域方法的解析表达式和计算步骤,最后针对3个不同规模的算例系统进行了系列仿真,结果表明相比一阶上界函数法,本文方法保守性有所改善,并且严格可靠.     

基于极点配置的线性最优励磁控制设计方法

本文将电力系统稳定器(PSS)复数频率设计方法引人到线性最优励磁控制(LOEC)当中来,提出了基于极点配置的线性最优励磁控制设计方法.通过满足一定的阻尼比确定系统的闭环极点,然后采用极点配置的方法确定反馈系数矩阵.单机无穷大系统的数字仿真结果表明,用这种方法设计出来的极点配置LOEC能够适应系统运行方式的大范围变化,在大小扰动下均表现出良好的控制性能.     

Reconfigurable control as actuatorfault-tolerant control design for poweroscillation damping

This paper presents design of an self contained actuators unit in wide area damping control of power system in stabilizing system response for both nominal system condition and during actuator faults. First it is presented that use of multiple actuators in wide area control aid in improving damping in power system. A wide area damping controller feeding multiple actuators to satisfy multiple objectives in wide area damping control of power system is designed. Minimization of infinity norm of closed loop transfer function of power system with wide area controller in feedback path & closed loop poles placement techniques are used in controller synthesis. Second a reconfigurable control on the lines of fault hiding principle is added to the controller design to maintain system damping to pre-fault level in case of actuator faults. A reconfiguration component(RC) is activated on occurrence of actuator fault thereby reconfiguring system dynamics and redistributing wide area control signal among remaining active actuators. RC together with remaining active actuators and under same wide area damping controller maintains system damping to pre-fault level thereby preserving system dynamic response. In the reconfigurable control design presented here no new actuators outside the unit of actuators designed for wide area damping control is required. This makes for an self contained actuators unit in wide area damping control of power system both for nominal system condition and for system affected by actuator faults. A two area power system model is considered here for demonstrating effectiveness of designed robust damping controller with multiple outputs feeding multiple actuators in wide area control and illustrating the idea of self contained actuators unit for maintaining system damping in case of actuator faults.