具有电压和功角稳定的双励机非线性最优励磁控制

在坐标变换和状态反馈控制的基础上，结合动力系统方法，推导设计了同时考虑电压与 功角稳定的双轴励磁同步发电机(双励机)的非线性最优励磁控制器。对单机-无 穷大系统仿真结果表明，采用非线性最优励磁控制的双励机，不仅调节精度高，而且动态品 质好，能较大幅度地提高系统的动态稳定性和暂态稳定性。     

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。     

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。     

电力系统暂态稳定励磁和快关汽门综合非线性控制

在Ｚａｂｏｒｓｋｙ提出了的电力系统观测解耦状态空间模型的基础，进一步考虑励磁和高速系统的作用，建立了适合于暂态稳定综合控制的数学模型，并导出了励磁和快关汽门综合非线性最优变目标控制规律。这种控制策略首先最大能量耗散原理确定控制目标，然后才驱动系统到达所希望的稳定平衡点，该控制策略仅需获得局部信息，能形成闭环反馈控制，因此容易在线实现，用一个４机６母线系统进行数字仿真，验证了该控制策略的有效性。     

多机电力系统的非线性PID励磁控制

将非线性ND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、鲁棒性强的优点,同时又克服了线性PID控制效果受线性化模型限制的缺点。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系统暂态过程的动态响应。     

多机电力系统非线性振荡的研究

多机电力系统低频振荡中出现的Hopf分岐，或称之为非线性振荡，是以往低频振荡研究领域中所未接触的新问题，分析的主要工作是求解系统出现这种非线性振荡时的曲率系数，该文利用复变量构建的一维中心子空间和数值法求出了曲率系数，解决了以往算法只以用于简单系统而不适于多机电力系统的问题，成功地完成了多机电力系统非线性振荡的分析。获得了一些新见解，新观点，为研究发生在多机电力系统中的这种非线性奇异现象提供了个有效的工具。     

混合交直流电力系统的非线性调制策略

针对大扰动情形，文中提出了一种用于改善多机交直流混合电力系统（有多条直流线路落点于其中）暂态稳定性的非线性控制方法，该方法基于微分几何理论，地直流输电系统等效为两个分别连接在整流侧和逆变侧的变导纳支路，在推导出直流输电系统的等效变导纳与各发电机输出电磁功率间的解析关系后，传统的发电机动态方程可被表示成仿射非线性的形式，因而可应用全局线性化方法来求得其控制变量，本文方法的主要特点在于，所求得的调制功率是一个交流系统状态的自适应和非线性函数，它可通过局部的反馈信号和少量来自其它发电机的信号来实现，文中以一个双馈入直流输电系统为测试对象，给出了所提控制器的设计过程和基于测试系统的仿真结果。     

非线性状态PI汽门控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性,设计了非线性状态PI汽门控制器。直接对其不确定对象进行设计,避免了反馈线性化非线性汽门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汽门控制器能有效地提高系统的暂态稳定性。     

多机系统可控串联补偿电容(TCSC)非线性控制器

通过对多机电力系统进行等值处理,应用直接大范围线性化的方法,设计了一种只 需当地量测量进行反馈 的可控串联补偿电容非线性控制器,并提出了一种确定系统等值参数 的优化方法,以提高其控制性能。以 东北简化系统为例进行了数字仿真试验。仿真结果表明 ,所提方法可以有效地提高系统的暂态稳定性。     

双轴励磁同步发电机的微分反馈非线性最优励磁控制

本文在微分几何理论的基础上，提出了更简明、更适合工程用的面向多输入系统的微分反馈补偿物理精确线性化方法，解决了电力系统控制设计中的强非线性问题及鲁棒性问题，并据此推导了双轴励磁同步发电机的微分反馈非线性最优励磁控制规律。仿真结果表明，所设计的控制方式能较大幅度地提高系统的动态稳定性和暂态稳定性。     

SSSC与励磁的非线性变结构协调控制器设计

在非线性控制理论和变结构控制理论的基础上,设计了静止同步串联补偿器与发电机励磁的协调控制器,该控制器考虑了SSSC直流侧电压稳定和输电线路的有功功率,以维持发电机的功角稳定。仿真结果表明：该协调控制器能够有效地控制输电线路的有功功率、并且显著地改善了系统的暂态稳定。     

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。     

快关汽门与励磁的协调控制增强发电机组暂态稳定

某些严重的电力系统故障，例如在电厂附近发生的短路故障，会导致整个系统暂态稳定的丧失。为此经常切除部分机组来防止非同步运行，但是这种增强暂态稳定的方法将干扰整个系统的功率平衡，并且需要经过很长的调整时间才能建立起新的稳态运行状态，本文介绍了一种避免切机的新方法，通过协调快关汽门和励磁控制来实现发电机组的稳定运行，领导具计算表明，经过1到2个非同步周期就可以建立新的稳定状态。     

On the Rotor Angle and Voltage Dynamics Decoupling in Synchronous Generators with Nonlinear AVR

Abstract

In this paper, rotor angle and voltage dynamics decoupling in a synchronous generator connected to an infinite bus using a partial feedback linearization-based nonlinear voltage regulator (FBLAVR) is described. It is well known that the fast voltage regulation using static excitation system introduces negative damping in the system. If this coupling can be eliminated then one can simultaneously achieve fast voltage regulation and desired damping performance. This paper identifies such a decoupling behavior using an FBLAVR and shows that the damping with the FBLAVR only depends on the inherent damping of the machine. The necessity of a power system stabilizer (PSS) is identified even with the FBLAVR, if the natural damping is not sufficient. Thus motivated, an FBLAVR?+?PSS control scheme is proposed and compared with a linear automatic voltage regulator (AVR)?+?PSS control scheme. It is shown that the generator-exciter-power system [GEP(s)] characteristics with FBLAVR does not change with the system operating conditions. The superiority of the proposed control scheme is validated over a wide range of operating conditions on a single machine infinite bus (SMIB) power system.     

多机系统励磁与SSSC的非线性鲁棒协调控制

针对多机电力系统中,发电机励磁和静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的协调控制问题,引入广义Hamilton系统理论,进行非线性协调控制器设计。SSSC采用考虑内部动态的三阶模型,并将SSSC与各台发电机的相互作用用附加电磁功率表示。将包含发电机励磁和SSSC的多机电力系统描述成广义耗散Hamilton系统形式,利用边界函数法和L2干扰抑制控制方法设计了发电机励磁和SSSC的协调控制器。四机两区域系统的仿真结果表明:与传统的分散控制器相比,所提的非线性协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性和电压调节性能。     

提高集中电源外送系统输电能力的发电机励磁系统协调优化

能源基地电源通过交流线路远距离送至负荷中心,电力系统发生N－1故障后系统阻尼不足,造成输电能力降低。为提高动态稳定水平,改善机组开机出力受限的现状,对发电机励磁控制系统开展协调优化策略的研究。首先对发电机进行了励磁系统AVR主环、附加调差及PSS参数优化,优化后发电机及励磁系统滞后时间减小,无补偿相频特性滞后角度减小了约10°。然后对PSS参数进行相位补偿研究,使有补偿特性更接近-90°,具有更优的相位补偿特性,同时PSS提供的增益显著提高。结果表明,发电机励磁系统、PSS对电网的动态特性有重要影响,在原始参数配置下,外送通道的送出能力不能满足送端发电机组满出力的要求。通过试验验证了机组在优化参数配置下负载试验结果满足机组和电网安全稳定运行需求,优化参数具有可行性,N－1故障后的送出能力得到提高。此优化策略的研究和实施,可以安全、高效、经济地提高集中电源的外送能力。     

同步发电机非同期并网引起强迫功率振荡分析

对发电机非同期并网引起强迫功率振荡的机理及其特性进行了分析.通过对非同期并网的滑差分析、发电机转矩分析,结合强迫功率振荡理论,提出在发电机非同期并网过程中产生的2种低频模式下的谐波转矩可能激发系统的强迫功率振荡,即双滑差激发.通过仿真和电网的实际案例分析,进一步论证了上述理论分析的正确性.     

具有代数约束的STATCOM与凸极式发电机励磁协调控制研究

主要研究含有静态同步补偿器装置的电力系统协调控制方法,以单机无穷大(single machine infinite bus,SMIB)系统为例,采用凸极式发电机(χd'≠χa)模型,并利用几何反馈线性化方法,进行励磁与静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)的协调控制.在所研究的系统模型中,假定STATCOM输出的电压向量方向与无穷大系统电压向量的夹角为任意的δs,建立凸极式发电机与STATCOM所组成的具有约束代数方程的非线性系统模型,弥补了凸极式发电机励磁与STATCOM协调控制技术研究的不足.克服了以往的STATCOM模型需要假设STATCOM输出电压向量在d轴的强约束条件,使得所研究的STATCOM模型与控制方法更加符合实际的工程应用.仿真结果表明了所提出的模型和协调控制方法的合理性和有效性.     

全数字式非线性最优励磁控制器的原理及应用

阐述了我国自主开发的主科技工业产品－大型发电机组全数字式非线性励磁控制器的设计理论,装置结构以及对电力系统安全稳定性改善和提高方面的仿真结果。由于理论和装置的先进性,这种励磁控制装置已在我国各大电力系统中推广应用,发挥着良好的作用。