可控串联补偿的神经滑模控制器设计

为克服电力系统可控串联补偿装置非线性及外部扰动影响,应用反馈线性化方法和径向基神经滑模变结构控制理论,设计了可控串联补偿的神经滑模控制器。通过状态反馈方法对非线性模型精确线性化,运用径向基神经网络的非线性映射和自学习能力自适应调整滑模控制律,使得设计的可控串联补偿控制规律简洁,鲁棒性好。仿真结果表明,与传统的控制方式相比,设计的神经滑模控制器能有效地阻尼系统振荡,增强系统的暂态稳定性,对运行点变化也具有较好的适应性。     

TCSC自适应非线性PID控制器设计

为了克服常规PID稳定范围较小,适应性及鲁棒性较差等缺陷,应用非线性控制理论,基于反馈线性化及一类非线性PID的思想,设计了一种用于可控串联补偿(TCSC)的新型自适应非线性PID控制器。这种控制器具有不依赖于被控系统知识的特点,时系统工作点和网络结构的变化具有良好的鲁棒性。数值仿真结果表明,这种非线性PID控制器的控制品质好,不但能有效地改善电力系统暂态稳定性,而且具有较强的适应性和鲁棒性。     

逆系统方法在TCSC稳定控制中的应用

简单介绍了基于坐标变换和反馈控制理论的一种反馈线性化方法－逆系统方法。运用逆系统方法将含可控串联补偿电容器（TCSC）的非线性电力系统线性化,并且对该线性化的系统运用具有二次型性能指标的线性最优控制方法设计了TCSC的稳定控制器,将其与用微分几何法和用直接大范围线性化法设计的控制器进行了比较,结果表明它们具有相同的控制效果,即均能提高电力系统的暂态稳定性。     

发电机励磁与TCSC的非线性协调控制

针对电力系统的稳定性问题,设计了发电机励磁系统与可控串联补偿TCSC(thysistor controlled series compensation)装置的协调控制器。该方法从发电机励磁系统与TCSC模型出发,建立了含TCSC的单机无穷大系统的四阶非线性状态空间模型,利用非线性系统的微分几何理论,将其非线性模型精确线性化。在线性化模型的基础上,考虑电力系统运行参数的不确定性,采用滑模控制理论对发电机励磁系统与TCSC进行协调控制,通过指数趋近律和准滑动模态方法,最终获得了整个系统的滑模协调控制规律。单机无穷大电力系统仿真结果表明,所设计的协调控制方法对电力系统的扰动具有良好的适应性和鲁棒性,提高了电力系统的稳定性。     

基于模糊滑模控制理论的SSSC控制器的研究

提出了一种静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Compensator,SSSC)的模糊滑模控制器设计方法,控制目标是阻尼系统功率振荡。建立装有SSSC的单机系统数学模型,采用状态反馈精确线性化方法,将非线性的数学模型转化成线性的形式,运用分散滑模控制理论和模糊控制理论进行SSSC模糊滑模控制器的设计。对含有SSSC的单机无穷大系统进行三相短路故障仿真,仿真结果表明本文设计的模糊滑模控制器能快速有效地阻尼系统功率振荡。     

发电机汽门的分数阶PID控制策略研究

为有效地抑制汽轮机调速系统固有的强非线性及各种内外部扰动影响,应用直接反馈线性化方法和分数阶PID控制理论,设计了一种汽门非线性控制器.基于状态反馈线性化方法对汽门开度控制系统完成精确线性化,应用分数阶PID控制策略调整自定义的虚拟控制变量,使得最终产生的汽门开度控制规律形式简洁,且现场容易实现.仿真结果表明,与常规PID控制方式相比,所提出的汽门分数阶PID控制器较好地改善系统的动态稳定性,对运行方式变化具有较强的鲁棒性.     

可控串联电容补偿器的非线性H∞控制

基于直接反馈线性化和H∞控制理论研究可控串联电容补偿器的控制设计,对单机－无穷大系统,建立了非线性鲁棒模型,利用Matlab软件得出了可控串联电容补偿器的控制规律。分析表明这种控制方法提高了电力系统的稳定性及控制系统的鲁棒性。     

基于反馈线性化的TCSC非线性PID控制

非线性比例积分微分(PID)控制是一种利用非线性跟踪-微分器和非线性组合的方法对线性PID控制器进行改进的新型控制策略,它具有不依赖于被控系统模型的特点,对系统工作点和网络结构的变化具有良好的鲁棒性,而且结构简单、易于实现。在反馈线性化的基础上,将非线性PID理论应用到可控串补(TCSC)的控制器设计中。仿真结果表明:设计的控制器较常规控制器对系统运行具有更好的适应性和鲁棒性。     

基于模糊PID阻抗控制的TCSC研究

设计了可控串联电容补偿装置(TCSC)的模糊自适应整定PID阻抗控制器,克服了传统PID控制的不足,具有较强的鲁棒性,使控制质量提高。结合逆系统方法和二次型最优控制理论,设计了双机系统的TCSC非线性最优稳定控制器。根据TCSC非线性最优控制器在线计算的容抗值作为命令容抗,通过模糊PID控制器使TCSC实现该命令容抗。仿真结果表明所设计的控制器有效地阻尼系统振荡,提高了系统的稳定性。     

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。     

Boost变换器精确反馈线性化滑模变结构控制

利用非线性系统的微分几何理论,在Boost变换器仿射非线性模型基础上,推导出对应的非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,得到Boost变换器状态反馈精确线性化模型。在此线性化模型基础上,选取线性切换函数和指数趋近律,设计滑模变结构控制器。研究对比表明,所提出的精确反馈线性化滑模变结构控制策略具有良好的动态响应调节和稳态误差调节特性,同时克服了现有精确反馈线性化控制策略固有的对精确数学模型依赖性的缺点,表现出更强的鲁棒性,从而具有一般性理论和实际意义。     

电流连续型Boost变换器状态反馈精确线性化与非线性PID控制研究

基于非线性系统的微分几何理论并结合传统PID控制的优点，建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的非线性仿射模型并推导出非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式，得到了Boost变换器状态反馈精确线性化模型。文中结合基于输出误差的PID控制，提出了变换器非线性PID解耦控制策略。研究结果表明，Boost变换器非线性PI解耦控制，比传统的PI控制有更好的动态响应和稳态特性，状态反馈精确线性化能对Boost变换器这类分段线性系统实现完全控制解耦。DC／DC变换器利用状态反馈精确线性化技术并结合传统PI控制技术的优点进行解耦控制，其结果对进一步研究具有一般性理论和实际意义。     

微分几何法与逆系统法在TCSC稳定控制中应用

介绍了基于坐标变换和反馈控制理论的2种反馈线性化方法,即微分几何法、逆系统法,提出无论在单变量还是在多变量仿射非线性系统中,微分几何法与逆系统是一致的,逆系统法更直接,更适合于工程应用。运用逆系统法推导了TCSC稳定控制器的控制原理,并与用微分几何法和用直接大范围线性化法设计的控制器进行比较,表明它们具有相同的控制效果,即均能提高电力系统的暂态稳定性。     

Nonlinear controller design of thyristor controlled series compensation for damping inter-area power oscillation

A design method of nonlinear controllers of thyristor controlled series compensation (TCSC) for damping inter-area power oscillation based on direct feedback linearization (DFL) is presented in this paper. To damp inter-area power oscillation of power systems, the power modulation action of the TCSC is illustrated firstly. Then the nonlinear model of a two-area power system with the TCSC control is constructed, and is linearized by the DFL. Finally, the design of the nonlinear optimal controller of the TCSC has been completed using the criterion of integration for time and absolute error (ITAE). The digital simulation results using NETOMAC program and detail models show that the presented controller of the TCSC can efficiently improve inter-area power oscillation damping of power systems.     

非线性控制理论在电力系统中应用综述

综述了非线性控制方法在电力系统中的应用。分别对基于微分几何理论的反馈线性化方法（包括输入对状态反馈线性化和输入输出反馈线性化方法）、直接反馈线性化方法、非线性变结构控制和基于Lyapunov综合方法等几种主要方法在电力系统非线性控制中的应用加以讨论。最后指出了仍然存在的技术难题,展望了有价值的研究方向。     

直流变换器并联系统动态均流的非线性控制

基于微分几何理论，该文针对并联直流变换器提出了一种新颖的非线性动态均流控制策略。文章首先利用开关脉冲分段函数建立了两相交错并联变换器两输入两输出仿射非线性模型，推导出对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈规律表达式，得到状态反馈精确线性化模型。接着文章利用二次型最优控制对线性化模型进行动态均流控制设计，得到精确线性化的状态反馈规律，建立了一种基于微分几何理论的非线性均流控制策略。研究表明，两相并联直流变换器通过状态反馈精确线性化得到的非线性均流控制策略，比现有PID均流控制有更好的动态均流特性，同时具有较好的动态和稳态品质。