复杂系统非线性励磁控制的数字仿真研究

对一个IEEE典型的13机系统进行了数字仿真。比较了在其中一台发电机上装设比例积分微分控制器(PID)、电力系统镇定器(PSS)、线性最优励磁控制器(LOEC)和非线性励磁控制器(NEC)四种励磁控制器，对整个系统的暂态稳定的影响。仿真结果表明，非线性励磁控制器与采用其他三种控制器相比，电力系统的暂态稳定性有较明显的改善。在多机系统中的主力发电机组上装设非线性励磁控制器，将对整个系统的大干扰稳定性有明显的改善，从而揭示了非线性励磁控制(NEC)较其它3种励磁控制方式具有更优越的性能。     

多机电力系统变结构励磁控制器的设计研究

基于多机电力系统的非线性模型,利用状态反馈精确线性化方法和变结构控制理论,提出了一种新的电力系统变结构励磁控制器设计方法。在设计中取消了参考机,并实现了多机系统的分散控制。3机系统的仿真结果表明,提出的变结构励磁控制器可以有效地改善系统在大干扰下的暂态稳定性。     

多机电力系统变结构励磁控制器的设计研究

基于多机电力系统的非线性模型,利用状态反馈精确线性化方法和变结构控制理论,提出了一种新的电力系统变结构励磁控制器设计方法.在设计中取消了参考机,并实现了多机系统的分散控制.3机系统的仿真结果表明,提出的变结构励磁控制器可以有效地改善系统在大干扰下的暂态稳定性.     

多机电力系统H∞滑模分散鲁棒励磁控制器设计

针对电力系统鲁棒励磁控制模型的非线性和不确定性等特点,提出了一种应用于多机电力系统的抑制不完全满足匹配条件干扰的分散鲁棒励磁控制律。首先通过反馈线性化技术预设反馈控制律将多机系统分散解耦,且控制律中均为本地可测量量,并对解耦后的系统设计了H∞滑模励磁控制器(HSMEC)。最后根据实际电力系统对暂态稳定和静态稳定的要求,结合HSMEC和线性最优励磁控制(LOEC)的优点,设计了HSMEC LOEC综合励磁控制器。仿真结果表明,所设计的控制器能够快速有效地稳定电力系统,且具有良好的动态性能。     

多机系统中STATCOM与发电机励磁的非线性分散协调控制设计

针对含静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的多机系统中,STATCOM与发电机励磁协调控制问题,引用目标全息反馈方法,进行非线性协调控制设计。首先,建立了多机系统下含STATCOM的微分代数模型;其次,运用目标全息反馈方法,设计出STATCOM与励磁的分散协调控制律。该控制律仅需要测量控制对象的本地物理量,不需要采集异地物理量,具有很好的鲁棒性。控制律设计过程中发现,目标全息反馈方法不仅适用于非线性微分系统的控制问题,同样适用于非线性微分代数系统控制律的设计。最后,以3机9节点系统为例,进行仿真验证所提方案的有效性。仿真结果表明,多种扰动类型下,该控制律不仅能很好改善系统功角稳定,而且能保证发电机端电压和STATCOM连接点电压快速实现无差调节。     

基于电网动态拓扑特性的励磁控制器设计

从电网拓扑结构出发,研究计及网络拓扑结构不确定性的多机系统励磁控制问题.采用直接反馈线性化方法和H∞.鲁棒控制策略,设计出多机系统励磁非线性控制器.该控制器不需要实时追踪系统的拓扑结构,响应速度快,便于工程应用.仿真结果表明,该控制器在处理电网拓扑结构不确定性影响方面是有效的.     

带等效控制项的非线性变结构附加励磁控制

在非线性变结构控制理论的基础上,设计了一种带等效控制项的非线性 变结构附加励磁控制器。该控制器可以直接对非线性方程进行设计,简化了设计过程,提高 了鲁棒性,并能降低变结构控制的高频抖动问题。对单机〖ＨＴ５,７〗—〖ＨＴ５〗无 穷大系统及多机系统的计算机仿真结果表明,该方法能够很好地改善电力系统稳定性。     

发电机非线性状态PI励磁汽门协调控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性的特点,直接对其非线性不确定对象设计了非线性状态PI励磁汽门协调控制器。避免了一般反馈线性化励磁汽门综合控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关,同时控制器本身结构简单,仅需发电机局部信息,易于在多机系统中实现分散协调控制。仿真计算表明非线性状态PI励磁汽门协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性。     

多机系统发电机组强励电压倍数优化配置算法

提高发电机组的强励电压倍数可以提高多机系统的暂态稳定性,因此研究了多机系统发电机组强励电压倍数优化配置算法。建立多机系统的单机无穷大母线模型,定量计算了系统的暂态稳定裕量。分别建立无刷励磁方式和静止励磁方式下,强励电压倍数对系统暂态稳定裕量的影响模型,基于影响模型提出多机系统发电机组强励电压倍数优化配置算法。多机系统发生单一故障时,该算法优先提高暂态稳定边际成本低的机组的强励电压倍数;多机系统发生多故障时,该算法优先提高概率暂态稳定边际成本低的机组的强励电压倍数。利用所提算法,对IEEE 3机9节点系统和新英格兰系统的强励电压倍数进行了优化配置。仿真结果表明,在该配置方式下,系统的暂态稳定性优于其他配置方式。     

发电机非线性状态PI励磁汽门协调控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性的特点 ,直接对其非线性不确定对象设计了非线性状态PI励磁汽门协调控制器。避免了一般反馈线性化励磁汽门综合控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关 ,同时控制器本身结构简单 ,仅需发电机局部信息 ,易于在多机系统中实现分散协调控制。仿真计算表明非线性状态PI励磁汽门协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性。     

多机系统线性多变量最优励磁与线性最优PSS的设计与比较

线性多变量最优控制和AVR PSS是2种常用的励磁策略。在传统观念和以往文献中认为,前者的控制效果优于后者。指出以往的研究和认识忽略了两者的可比性,导致对比结果不够公正、严谨。基于相同的优化理论、性能指标,并使用相同的加权矩阵和迭代算法,在多机系统下分别设计了反馈4个量的多变量最优励磁控制器和附加反馈1个量的线性最优PSS。对2种励磁策略在小干扰稳定、非线性动态行为和暂态稳定极限方面进行对比分析,发现线性最优PSS尚能略显优势。阐述了励磁控制对比研究时应该注意的一些问题。     

多机系统的非线性自适应分散稳定控制

针对含有未知参数的励磁系统,提出了一种非线性自适应控制设计方法,通过递推方法得到了自适应控制策略,而且在控制策略中包含了对未知参数的动态估计,最后获得了多机系统的非线性自适应分散励磁控制策略的一般表达式,在控制策略中所有的变量都是可量测的,而且控制量只与本机组的状态量有关,与其他机组的状态量和输电网络的参数无关,因此控制策略具有分散性和适应性,在一个６机系统上的仿真结果表明了非线性自适应控制器的有     

计及非线性负荷的AC/DC系统控制策略

详细研究了带非线性负荷的交直流并联系统发电机励磁控制和直流系统控制,将M导数、M括号以及MIMO微分代数系统反馈线性化技术应用到交直流并联多机系统非线性控制器设计中,提出了具有微分代数形式的零动态设计.通过合理选择输出量作为坐标变换量,得到微分代数系统模型的Bronovsky标准形式.针对一个含有AC/DC的多机系统进行仿真, 研究结果表明,所设计的非线性控制器与传统的PID控制器相比具有较好的阻尼特性, 该控制器能进一步提高系统的动态稳定性.     

多机电力系统励磁控制的人工神经网络逆系统方法

基于各发电机的完整的实用三阶模型，通过将发电机内部的不可测变量转化为发电机端的可测变量，在未做任何近似或简化的情况下，实现了仅采用本地可测量的多机系统中各发电机励磁控制的精确线性化。在具体的励磁控制器设计中，选取机端电压作为被控量再附加电力系统稳定器(PSS)环节进行辅助控制，使得同时满足系统对电压稳定性和功角稳定性的控制要求；采用人工神经网络(ANN)逆系统方法实现精确线性化，避免了对系统精确数学模型的依赖，使文中方法更实用。针对一个2区域4机系统的仿真结果表明，安装ANN逆励磁控制器可以极大地提高被控机组的稳定性能，同时，全系统的稳定性也可以得到明显的提高。     

基于自适应逆推变结构方法的非线性励磁控制

将自适应逆推方法与变结构方法相结合逐步构造Lyapunov函数,这样不仅可以提高动态系统的暂态响应和控制器增益综合性能指标,而且对不满足匹配条件或参数不确定性的非线性系统具有鲁棒镇定性。针对上述理论设计了一种非线性励磁控制器,该控制器能够保证闭环系统对不确定参数的自适应性。基于该方法设计的非线性励磁控制器在两区域四机系统上进行仿真计算,结果表明,该励磁控制器能够有效地抑制电力系统的干扰,提高互联电网的稳定性。     

基于零动态理论PSS参数与STATCOM协调设计及其在含风电机组系统中的应用

励磁系统和FACTS装置的不协调设计会导致电网的鲁棒性变差。基于多输入多输出系统的励磁控制装置和STATCOM数学模型,利用零动态设计原理对系统PSS参数与STATCOM进行协调设计,分别在PSS与STATCOM协调和不协调两种情况下,应用DIgSILENT/PowerFactory软件对系统进行仿真,根据仿真结果得出,零动态设计原理可以显著提升含风电多机系统的动态稳定性且具有优良的品质。     

同步发电机非线性协同励磁控制器设计

针对同步发电机的非线性和运行状态的多变性,为提高其机端电压的可调性同时保证系统的稳定性,基于协同控制理论设计了一种同步发电机非线性励磁控制器。在同步发电机数学模型的基础上以转子角速度、有功功率和机端电压偏差的线性组合构成流形,得到了非线性协同励磁控制器的控制律。基于DSP设计了一种同步发电机励磁控制系统,详细介绍了系统的硬件结构和软件设计方法。以4机2区域系统为例进行了仿真实验。仿真结果表明:所述非线性协同励磁控制器不但可以维持机端电压恒定,而且可保证功角稳定,具有较强的鲁棒性,有助于提高电力系统的稳定性。该控制器能够兼顾机端电压调节和稳定控制,在很大程度上提高了系统励磁控制器性能。     

Terminal滑模变结构励磁控制设计及仿真研究

基于Terminal滑模变结构控制,提出了一种新的励磁控制器设计策略。给出了其设计过程,计算了其到达时间,证明了其稳定性。该励磁控制策略以微分几何精确反馈线性化为理论基础,可以推广到多机系统的分散励磁控制中。以线性最优励磁控制器为参照,利用一典型单机无穷大系统,进行了多种扰动下的仿真校验。仿真结果验证了所提励磁控制策略的稳定性和鲁棒性,此外,还发现该控制策略能明显提高系统的电压、功角、频率稳定性。     

基于观测解耦状态空间的多机励磁非线性分散最优控制策略

为进一步改善多机系统的暂态稳定性,结合直接反馈线性化原理和最优控制理论推导出多机系统中励磁的分散控制规律。该控制策略是根据多机电力系统观测解耦状态空间得出,只需要当地信号实施控制,驱动子系统到达局部平衡点,就能使全系统达到稳定。仿真结果表明,该控制规律能够较好地提高多机电力系统的暂态稳定性。     

基于Hamilton理论改善多机系统暂态稳定性的励磁与SVC协调控制

基于伪广义哈密尔顿(Hamilton)理论设计了一般仿射非线性系统的镇定控制器,进而将包含静止无功补偿器(SVC)和发电机励磁的多机系统表示为伪广义Hamilton形式,该系统考虑了转移电导和SVC动态过程的影响.从能量的观点出发,利用鲁棒L2方法设计了发电机励磁和SVC非线性协调控制策略,并将该控制策略表示为易于量测...