考虑信息结构约束的多机系统励磁控制协调

提出了一种考虑信息结构约束时协调设计励磁控制器的新方法.首先基于信息结构的概念,将控制器的设计转化为特定信息结构下的最优控制问题,然后将推广的最小误差激励法用于该问题的求解,从而求出反馈增益矩阵.仿真结果表明,与分散协调励磁控制相比,引入有价值的远方信号所得到的励磁控制策略能够增强阻尼,提高系统稳定性.     

考虑信息结构约束的协调型非线性优化励磁控制

提出了一种在互联电力系统中考虑信息结构约束条件下协调设计非线性优化励磁控制的方法。基于控制信息结构概念和线性二次型性能指标，将控制设计问题转化为求解扩展Levine—Athans方程组，采用直接迭代算法，可快速、精确地求出增益矩阵，进而得到机组端电压、角频率和功率偏差反馈的非线性优化励磁控制。将该方法应用于一个两区域四机电力系统，数字仿真结果表明：得到的控制策略较传统的AVR／PSS增强了系统的人工阻尼、暂态稳定性和区间传输能力。     

基于能量函数的多机系统暂态过程励磁控制研究

采用最优控制系统综合的李雅普诺夫方法研究多机系统暂态过程励磁非线性控制，考虑了控制系统的非线性结构，控制量的有界约束和整个系统的动态品质，获得的控制规律具有较好的解耦和鲁棒特性，仿真结果检验了方法的正确性和有效性。     

多机系统多变量励磁控制下的阻尼守恒、阻尼竞争与阻尼协调

本文从多机电力系统总阻尼的概念出发,证明了多变量励磁控制并不增加电力系统总阻尼.在AVR的基础上附加转速、功角、功率,乃至于附加远方机组任意信号的复杂多变量励磁控制方式下,电力系统总阻尼保持守恒,其数值与单纯AVR控制时相等.由于电力系统所有模式阻尼之和为常数,所以在试图增加某一模式阻尼时必然导致削弱其他模式的阻尼.这是设计多变量励磁规律时的阻尼竞争现象.附加励磁控制的实质仅仅是在各模式阻尼相互竞争、彼此消长中寻求协调与平衡.当系统满足阻尼守恒条件时,给所有模式增加阻尼的企图是不可实现的.     

跟踪COI思想应用于多机系统励磁控制

针对多机电力系统,提出了发电机功角和频率以动态跟踪系统惯量中心（COI）为目标的励磁控制思想。在该思想下,各发电机的功角按一定距离动态追踪系统COI功角的变化,而各发电机的频率则动态追踪系统COI频率的变化。相比于当前绝大多数以原运行点为发电机调节目标的控制思想而言,文中所提出的思想的主要特点在于它是利用系统的动态COI信号来将各发电机拉向同步,系统将根据实际情况稳定于某一可接受的频率,而不是局限于工频。在相同的发电机模型基础上,建立了2种不同思想下的控制系统模型,并给出了采用相同方法设计的鲁棒控制器。最后采用2区4机系统进行了动态仿真,以比较这2种鲁棒控制器以及自动电压调节器＋电力系统稳定器（AVR＋PSS）励磁系统在提高电力系统暂态稳定性方面的控制功效。     

多机电力系统非线性励磁控制的研究

本文根据励磁稳定控制中的非线性问题,应用微分几何控制理论,提出了多机电力系统发电机励磁非线性反馈解耦控制器的设计方法及相应的闭环非线性解析励磁控制规律。通过对六机系统的仿真结果表明,所设计的控制方式不仅可以有效地改善多机系统的动态响应,而且可以显著地提高多机系统的暂态稳定极限。与其它励磁控制方式相比,具有明显的优越性。     

基于平衡降阶模型的多机系统非线性励磁预测控制

将预测控制与模型降阶技术相结合提出一种基于平衡降阶模型的多机电力系统非线性励磁预测控制方法,以解决最优励磁控制和传统比例积分微分励磁控制无法考虑系统复杂状态和控制输入约束的问题,并且降低非线性励磁预测控制高阶动态模型数值计算的复杂性。首先,利用经验Gramians 平衡降阶原理,对电力系统非线性动态模型进行降阶,以降低动态模型的维数。然后,建立基于降阶模型的励磁预测控制模型。以系统输入输出最小二乘残差向量为优化目标,以降阶动态模型作为等约束条件,以输出量、控制量的变化范围作为不等约束条件。利用内点法求解优化问题。最后,利用一个四机电力系统验证该预测控制方法的有效性,仿真结果表明：基于平衡降阶模型的多机电力系统非线性励磁预测控制器能够大大缩短优化计算时间,维持机端电压在定值附近,提高系统的稳定性。     

多机电力系统的非线性PID励磁控制

将非经恶性循环ＰＩＤ控制引入多机电力系统励磁控制,这种控制方式既保留了线性ＰＩＤ控制的结构简单、易于实现、鲁棒中的优点,同时又克服了ＰＩＤ控制效果受线性化模型的缺点,计算机仿真结果表明,非线性ＰＩＤ控制器在不考虑多机之间参数协调的情况下,与发电机线性化最优励磁控制相比,控制效果相似,所设计的控制规律显著地改善了电力提态过程的动态响应。     

用大系统分散控制理论研究多机系统的励磁控制

本文应用大系统分散控制理论，研究多机系统的励磁控制，分析了采用模型跟随器分散控制方式控制下系统的稳定性，提出了一种静态反馈增益的求法。实例计算表明，本文所述励磁分散控制法对改善系统的稳定性是有效的。     

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。     

多机电力系统附加NNPSS的在线学习神经网络逆励磁控制器

为提高发电机机端电压和转速的综合控制性能,设计了附加神经网络电力系统稳定器(NNPSS)的在线学习神经网络逆(OLANNI)励磁控制器。针对多机系统同步发电机组模型,根据逆系统方法得到发电机励磁系统的逆系统的表达形式,并通过离线训练得到发电机励磁系统的神经网络逆系统。借鉴传统的AVR/PSS控制方法,并考虑到其对电力系统不确定性的自适应能力的不足,在离线训练的基础上分别设计了自适应的OLANNI、NNPSS以取代传统的AVR、PSS,给出了基于在线梯度算法的OLANNI和NNPSS的在线学习算法,并根据Lyapunov稳定性理论证明了OLANNI和NNPSS在线学习的收敛性。将设计的控制器应用于一个典型的2区域4机系统,仿真研究结果表明:在系统遭受扰动时,所设计的控制器较AVR/PSS和OLANNI控制器具有更好的综合控制性能。     

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。     

多机系统发电机时滞反馈励磁与STATCOM的非线性鲁棒协调控制

广域反馈信号的时滞性使得包含广域信号的电力系统变成时滞动力系统。利用Pade近似逼近时滞环节,将时滞影响隐含在系统动态方程的系数中,静止同步补偿器(STATCOM)的动态特性用一阶微分方程形式的可控无功电流源表示,推导了含多台STATCOM的多机系统的电磁功率表达式。基于伪广义Hamilton系统理论,将包含STATCOM和时滞反馈励磁的多机系统表示成伪广义耗散Hamilton系统形式。利用L2干扰抑制控制方法得到考虑广域信号时滞性及转移电导的发电机励磁和STATCOM的协调控制策略。4机2区域系统的仿真结果表明,与传统的分散控制器相比,所提考虑时滞影响的非线性鲁棒协调控制器能够有效地抑制系统振荡,且具有一定的时滞不敏感性。     

基于Hamilton能量整形的多机电力系统励磁控制

基于广义Hamilton理论,提出将非线性微分-代数系统表示为一种改进的Hamilton系统的实现方法.通过重构结构矩阵,对所提系统的Hamilton函数进行能量整形,给出了镇定控制器的设计方法.以此为基础,研究了结构保留多机电力系统的Hamilton实现问题,运用能量整形方法,提出了可作为系统Lyapunov函数的H...     

Use of the homotopy method for excitation control of generators for multimachine power system

It is important to consider the stabilization problem for a large-scale power system. This paper uses a dynamic compensator based on observer theory such that desired poles are placed for a closed-loop multimachine power system. Since the system dimension is large, it is difficult to apply a conventional dynamic compensator method to an excitation control problem for a multimachine power system. The homotopy method is introduced to solve fundamental nonlinear equations which are required for observer synthesis. To show the effectiveness of the proposed method an excitation control of generators for a multimachine power system is considered. From the simulation result, it is shown that the present method is useful in stabilizing a multimachine power system.     

Stabilization of multi-machine power systems by coordinated excitation control of multiple adjustable-speed generator/motors

Since an adjustable-speed generator/motor (ASGM) is excited by ac voltage fed by a quick-response cyclo-converter, rotating speed of the rotor can be constantly changed. The ASGMs installed at some pumped-storage power stations achieve automatic frequency control during nightly demand troughs by changing the pumping power to accord with the rotating speed. It is expected, on the other hand, that under peak generation during the day, the ASGM will be used for enhancement of transient stability because it can generate or absorb active and reactive power independently via the ac excitation voltage control. This paper proposes a novel control method for the excitations systems of ASGM that will improve the transient stability of multi-machine power systems like multiple ASGMs. The controller, which is designed for an energy function, works well for stability enhancement. To gauge it against conventional excitation control of synchronous generators and against constant output power control of ASGMs, the effectiveness of the proposed method is simulated in digital trials. © 1997 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 118 (4): 10–19, 1997     

发电机非线性恒功率因数励磁控制研究

对于小机组而言,恒功率因数励磁控制规律有着实际的意义。推导了用零动态思想实现的非线性恒功率因数励磁控制规律,并分析了在这种控制规律下系统的稳定性,最后在单机无穷大系统中对控制效果进行了仿真计算,证明其效果优于常规反馈控制。     

发电机非线性恒无功励磁控制研究

恒无功和恒功率因数控制方式研究对小型发电机组有着重要的意义。推导了使用非线性零动态方法实现的发电机恒无功励磁控制规律,并对采用这种控制规律后,系统的稳定性做了详尽的分析。最后,对单机无穷大系统在该控制规律下的效果进行了仿真计算,结果表明在稳定无功方面比常规反馈励磁控制的效果好。