包含SVC和非线性负荷的电力系统耗散实现与控制

采用Hamilton函数方法研究了包含静止无功补偿器(SVC)和非线性负荷的电力系统的反馈控制问题. 首先建立了系统的非线性微分代数方程模型, 通过预置状态反馈完成了耗散Hamilton实现. 然后利用该耗散实现结构,通过阻尼注入方式设计了基于能量的SVC非线性控制器. 本文所设计的控制器结构简单, 物理意义明确. 仿真结果表明该控制器能有效提高电力系统的暂态稳定性.     

电力系统微分代数模型耗散Hamilton实现

对非线性微分代数模型电力系统的耗散Hamilton实现问题进行了研究．首先提出了非线性微分代数系统的耗散Hamilton实现结构，给出了完成常值耗散Hamilton实现的充分条件；然后证明单机单负荷电力系统必然存在耗散Hamilton实现，并构造出系统的一个耗散Hamilton实现．     

发电机和静止无功补偿器鲁棒非线性协调控制

采用Hamilton函数方法研究发电机励磁和静止无功补偿器(SVC)的鲁棒协调控制问题。首先建立系统的不确定非线性微分代数系统控制数学模型;然后通过预置状态反馈完成系统的耗散Hamilton实现,并基于耗散实现设计鲁棒非线性协调控制器。仿真结果表明,该控制器能有效提高电力系统的暂态稳定性。     

基于Hamilton函数方法的多机多负荷电力系统分散励磁控制

采用Hamilton函数方法研究了多机多负荷电力系统的励磁控制问题. 首先, 通过预置状态反馈完成了系统的耗散Hamilton实现. 然后, 基于该耗散实现形式设计了非线性分散励磁控制器, 分析了闭环系统的稳定性. 该控制器能充分利用系统内在的功率平衡特性. 仿真结果验证了控制策略的有效性.     

汽车转向/防抱死制动系统的非线性鲁棒协调控制

针对汽车转向系统和防抱死制动系统的协调控制问题,提出一种新的非线性鲁棒协调控制系统.该控制结构由转向控制器和制动控制器组成.为了改善整个系统的鲁棒性和协调性,根据汽车转向和制动非线性综合模型,基于Hamilton函数方法设计了汽车非线性鲁棒协调控制器.该控制器通过预置状态反馈完成系统的耗散Hamilton函数实现.设计了适用于复杂工况的制动力分配策略.仿真结果验证了所设计控制算法的稳定性和有效性.     

可逆冷带轧机速度张力系统的耗散Hamilton 控制

研究基于侵入与不变流形(I&I)自适应方法和非线性干扰观测器(NDO)的可逆冷带轧机速度张力系统耗散Hamilton控制问题。首先采用I&I自适应方法估计系统的摄动参数;其次,通过预反馈建立系统速度张力外环的耗散Hamilton模型,并利用互联和阻尼配置以及能量整形方法设计耗散Hamilton控制器;再次,选用NDO对系统电流内环的外扰进行观测,并引入设计的积分滑模控制器中进行补偿;最后将该方法应用于某1422 mm可逆冷带轧机速度张力系统中进行仿真,结果验证了所提出方法的有效性。     

混杂切换Hamilton系统的H∞ 控制

研究含无穷个子模型的混杂切换Hamilton系统在（任意）切换路径下的H∞控制问题．对于系统存在外部干扰的情况，利用耗散Hamilton结构特性，给出系统在（任意）切换路径下的H∞控制器的设计方案；并将新结果用于一般非线性混杂切换系统中，得到了该类系统的H∞控制器．仿真例子验证了所得结果的正确性和实用性．     

一簇非线性H∞状态反馈可靠控制器

研究了非线性H∞ 状态反馈可靠控制器的参数化问题 .用耗散理论 ,基于Hamilton Jacobi不等式 ,构造出了一簇控制器 ,使得当有执行机构失效时 ,闭环系统仍渐近稳定且L2 增益有限 .本文的结果为非线性H∞ 状态反馈可靠控制的综合提供了更深的视角     

基于Hamilton理论的冷带轧机速度张力系统非奇异 快速终端滑模控制

针对交流异步电机驱动的冷带轧机速度张力系统的跟踪控制问题,给出一种基于Hamilton理论的非奇异快速终端滑模控制器设计方法.首先,设计了一种新型扰动观测器对系统中由参数摄动和负载扰动引起的不确定项进行观测;其次,通过预反馈控制建立了冷带轧机系统速度张力磁链外环的耗散Hamilton模型,进而基于互联–阻尼配置及能量整形方法完成耗散Hamilton控制器的设计;再次,基于串级控制思想完成了冷带轧机系统电流内环非奇异快速终端滑模控制器的设计.通过理论分析证明了所提控制方法能够保证闭环系统全局稳定.最后,基于某交流异步电机驱动的冷带轧机系统的现场实际数据进行仿真对比研究,仿真结果验证了本文所提方法的有效性.     

广义哈密顿实现及其在基于能量的准Lyapunov函数构造中的应用

首先研究一般非线性系统的Hamilton实现问题，给出了两个实现的充分条件，然后应用所得到的结果研究广义受控耗散Hamilton系统的基于能量的准Lyapunov函数构造问题，给出若干能通过改造Hamilton函数得到准Lyapunov函数的充分条件。     

Robust adaptive control of synchronous generators with SMES unit via Hamiltonian function method†

Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES) units can be used to enhance the stability of power systems. Using Hamiltonian function method, this article investigates robust adaptive control design for synchronous generators with such a unit, and proposes an energy-based robust adaptive controller for the systems with disturbances and unknown parameters. The generator used in this article is a 4th order model with both excitation and steam valve controls. It is shown that the generator with one SMES unit can be changed as a dissipative Hamiltonian system, with which the energy-based robust adaptive control law can be designed for the system by using the structural properties of dissipative Hamiltonian systems. Study on simulations shows that the controller proposed in this article works very well.     

基于连续体模型的电力系统频率动态研究

针对电力系统连续体建模过程中发电机参数分配存在的复杂性较大的问题,提出了一种基于最短路径的连续体模型参数分配方法。该方法首先通过摇摆方程将传统离散系统连续化,并根据本文设计的算法计算得到存在扰动的发电机到剩余发电机的所有路径,选取扰动传播的最短路径,并将发电机惯性常数平均分配到各最短路径。每条最短路径上再采用高斯分配法将分配得到的参数进行再次分配,给出了参数分配过程中的准确表达式。通过对New England 10机39节点标准数据集进行算例仿真可知,从扰动源出发到各发电机的传播路径数量庞大,参数分配复杂度很大。通过选取各对应的9条最短路径进行参数分配,大大降低了参数分配的计算复杂度,同时使得对整个系统的分析和描述更加准确。     

电能质量干扰发生装置的研制

电能质量干扰发生器常用于检验电力设备受电能扰动时的性能,提出了一种基于波形信号发生器加线性功率放大器的电能质量干扰发生器装置的设计方案.以可编程逻辑器件EPM7128、双口RAM和数模转换器为基础,采用直接数字合成技术设计了正弦信号产生电路.利用SM5964单片机对数模转换器的参考电压进行控制来改变波形输出幅度,实现小信号的聚升、跌落、中断和凹陷等功能.通过高压高速集成功率运放PA89A对小信号进行幅度放大,采用高压高频三极管并联技术设计了扩流电路.使用Multisim软件对功率放大电路的参数进行仿真和优化,仿真实验结果表明,该电能干扰发生装置的输出电压幅值在0 ～264 V范围内任意可调,负载电流达到2A,并能实现电压跌落、聚升、中断和凹陷等功能.     

基于虚拟柴油发电机控制策略的岸电电源设计

岸电电源需要与各种类型的船舶电源系统进行无缝切换,而传统的基于虚拟同步发电机控制策略的岸电电源只能模拟同步发电机的机械特性,与船舶的主电源——柴油发电机还略有差异。因此并网运行常出现大的超调和低频振荡等问题。针对这些问题,首先对柴油发电机(DG)和传统的虚拟同步发电机控制进行建模分析,然后针对DG动态响应速度慢、电压频率易波动的问题,提出了虚拟柴油发电机控制策略。该控制策略利用补偿网络的惯性抑制了频率的波动,微分环节提高系统的动态特性。最后,建立一套100kVA岸电电源系统样机系统,试验结果验证了该控制方法的有效性。     

海上石油平台电力系统自励磁研究

研究海上石油平台的电力系统抑制自励磁优化控制问题,当海上石油平台孤岛电力系统黑启动时,由于海缆距离长、分布电容大,易造成发电机的自励磁现象,对系统的电气设备产生极大危害,影响了系统的安全。而应用在陆地电力系统的抑制自励磁措施并不能在孤岛电力系统中完全有效。针对海上石油平台电力系统的特点,提出三种应用在海上油田群电力系统的抑制自励磁方法,即双机带空载海缆黑启动、防止新接入的海缆长度超过临界长度以及并联电抗器黑启动。首先通过同步发电机电枢反应原理分析了同步发电机产生自励磁现象,以劳斯判据来确定产生同步自励磁时发电机参数的判断依据及条件,对某海上油田群电力系统的自励磁情况提出抑制模型,最后利用PSCAD/EMTDC软件对黑启动方案进行仿真,结果证明了方法的有效性,为设计提供了可靠依据。     

基于虚拟柴油发电机控制策略的岸电电源设计

岸电电源需要与各种类型的船舶电源系统进行无缝切换,而传统的基于虚拟同步发电机控制策略的岸电电源只能模拟同步发电机的机械特性,与船舶的主电源——柴油发电机还略有差异。因此并网运行常出现大的超调和低频振荡等问题。针对这些问题,首先对柴油发电机(DG)和传统的虚拟同步发电机控制进行建模分析,然后针对DG动态响应速度慢、电压频率易波动的问题,提出了虚拟柴油发电机控制策略。该控制策略利用补偿网络的惯性抑制了频率的波动,微分环节提高系统的动态特性。最后,建立一套100kVA岸电电源系统样机系统,试验结果验证了该控制方法的有效性。     

Effect of Load Power Factor on Electromechanical Wave Propagation in Ring Power System

One-dimensional ring power system is discredited to a number of nodes each containing a generator with internal reactance and load branch of resistance and reactance with a certain power factor. When a disturbance occurs at any machine in the power system, simulative analysis is performed to verify how the variation of load power factor affecting the behavior of electromechanical wave propagation by using the MATLAB package, from which different situations are presented and discussed. These results show the...     

高功率密度发电机测试集优化方法研究

针对高功率发电机开展测试性设计分析对提升其维修保障性水平具有重要意义;通过对高功率密度发电机的故障模式开展分析,得到发电机的典型故障模式,针对各故障模式总结了发电机故障检测所需监测的物理参数;然后,通过构建多信号流模型和开展故障-测试相关性分析对发电机测点进行改进,提出了基于故障-测试相关矩阵(D矩阵)的测试集优化方法;该方法通过合理优化测点集可提升测点对故障模式的覆盖水平并减少冗余测点;最后,通过测试性预计对比了改进前后发电机的故障检测率和故障隔离率指标,验证了提出的测点改进方法提升高功率密度发电机测试性水平的有效性,为发电机的测试性改进设计提供技术支持。     

基于仿真建模方式的MW级风力发电机测试平台

通过仿真建模方式建立的风力发电机测试平台是风机研发和性能质量检验的一种重要手段。研发设计了最高容许测试容量为3．6MW的双馈整机（DFTIG）全功率测试平台,其中采用了10kV中压并网电压和中压矩阵变频器,消除了常规测试台低电压并网的大电流弊端。本文重点论述该测试平台仿真建模及研发设计的关键技术,最后给出相关测试结果。     

A Fuzzy Logic Based Discrete Mode Power System Stabilizer

A Fuzzy Power System Stabiliser (FPSS) design using discrete inputs is presented. The FPSS basically utilises only one measurable plant signal as input, namely, the generator speed. The speed signal is discretised resulting in three inputs to the FPSS. A simplified power system represented by a single generator transmitting power to the infinite bus is considered for investigations. The system is simulated in simulink while the FPSS is implemented using Fuzzy Logic Toolbox. There are six rules for the fuzzification and two rules for defuzzification. To provide satisfactory behaviour in the entire region of operation of the generator, additional signals namely, generator's active and reactive power are used as inputs to FPSS. Simulation studies show the superior performance of the proposed FPSS compared to an optimally designed Conventional Power System Stabiliser.