基于LQG/LTR方法的水轮机最优控制系统研究

线性高斯二次型/回路传递恢复(LQG/LTR)方法是基于频域的多变量设计方法,因其具有良好的鲁棒性和解耦特性,在航空、船舶控制领域得到广泛的应用。本文将LQG/LTR引入到水轮机调速系统控制领域中,针对水轮机控制系统状态反馈模型进行了最优控制策略研究。仿真结果表明该控制方法可实现较好的动态品质,在模型有较大摄动时系统仍能实现较强的鲁棒稳定性。     

永磁同步交流牵引系统LQG／LTR控制研究

针对永磁同步交流牵引系统运行过程中存在参数扰动及传感器量测噪声的影响,采用线性二次高斯/回路传输恢复(LQG/LTR)鲁棒控制技术,设计了基于LQG的系统控制器,通过LTR技术优化系统控制器设计,完成参数扰动时的控制性能仿真。仿真结果表明,在参数扰动±5%时,系统具有较强的鲁棒性。提出了基于DSP平台的永磁同步交流牵引LQG/LTR控制系统实现方案。试验结果表明,在系统噪声和测量噪声存在的情况下,使用LQG/LTR控制器的交流永磁同步交流牵引系统,比使用传统的PID控制系统具有更好的动态响应及鲁棒性。     

LQG/LTR controller for PMSM traction system

针对永磁同步交流牵引系统运行过程中存在参数扰动及传感器量测噪声的影响,采用线性二次高斯/回路传输恢复(LQG/LTR)鲁棒控制技术,设计了基于LQG的系统控制器,通过LTR技术优化系统控制器设计,完成参数扰动时的控制性能仿真.仿真结果表明,在参数扰动±5％时,系统具有较强的鲁棒性.提出了基于DSP平台的永磁同步交流牵引LQG/LTR控制系统实现方案.试验结果表明,在系统噪声和测量噪声存在的情况下,使用LQG/LTR控制器的交流永磁同步交流牵引系统,比使用传统的PID控制系统具有更好的动态响应及鲁棒性.     

统一潮流控制器的H∞鲁棒控制器设计

基于H∞控制理论，运用混合灵敏度方法设计了UPFC的H∞鲁棒控制器。仿真表明：UPFC的H∞控制具有比线性最优控制更好的动态品质，并使系统具有较强的鲁棒性和稳定性。     

基于非线性变结构控制的统一潮流控制器对电力系统稳定性改善的研究

建立具有UPFC（统一潮流控制器,Unfied Power Flow Controller）的输电系统的动态数学模型.此模型的4个控制变量中,ψ2对系统稳定影响最显著.因此,文章结合非线性微分几何方法和变结构控制理论的优点,对ψ2控制向量进行了非线性变结构控制设计.同时也对m1,ψ1,m2控制向量分别进行线性控制设计.最后对单机--无穷大系统进行仿真分析.结果表明：具有非线性变结构控制的UPFC能更好地改善系统稳定性和鲁棒性.     

基于子空间的LQG控制及其在光伏并网逆变器的应用

目前模型预测控制广泛地应用于并网逆变器的电流控制中,然而模型不准确是影响预测控制器性能的关键因素。为了避免复杂的建模过程,结合子空间方法和线性二次高斯(Linear Quadratic Gaussian,LQG)控制,提出了基于子空间的LQG控制。利用过去的输入输出数据和未来的输入数据,寻找出未来时刻的输出预测值,从而直接应用到LQG控制器的设计中,并将该方法成功地应用到三相光伏并网逆变器控制中。通过Matlab仿真结果显示逆变器输出电流符合并网标准,证明了该方法的可行性,并且具有良好的动态响应性能和鲁棒性。     

基于目标全息反馈的统一潮流控制器非线性控制设计

为提高统一潮流控制器（UPFC）控制系统动、静态响应品质,针对UPFC非线性控制系统,给出了一种基于目标全息反馈的控制设计方法。运用目标全息反馈控制设计方法,首先,选取原UPFC控制系统中的控制目标为目标状态量,建立目标状态量动态方程,将原系统控制目标变换到线性空间;然后,对线性空间求取线性最优反馈控制规律,从而使控制目标在性能指标中得到充分约束,使所推导的控制规律包含全部控制目标的反馈信息;最后,将所求取的线性反馈控制规律反解到原非线性系统,以此完成UPFC目标全息反馈控制设计。仿真结果表明,运用目标全息反馈所设计的UPFC控制系统能够很好地跟踪各控制目标,有效解决接入点电压静态偏移的问题,控制系统动、静态品质优越,有效改善了电力系统的暂态稳定性。     

基于目标全息反馈的统一潮流控制器非线性控制设计

为提高统一潮流控制器(UPFC)控制系统动、静态响应品质,针对UPFC非线性控制系统,给出了一种基于目标全息反馈的控制设计方法。运用目标全息反馈控制设计方法,首先,选取原UPFC控制系统中的控制目标为目标状态量,建立目标状态量动态方程,将原系统控制目标变换到线性空间;然后,对线性空间求取线性最优反馈控制规律,从而使控制目标在性能指标中得到充分约束,使所推导的控制规律包含全部控制目标的反馈信息;最后,将所求取的线性反馈控制规律反解到原非线性系统,以此完成UPFC目标全息反馈控制设计。仿真结果表明,运用目标全息反馈所设计的UPFC控制系统能够很好地跟踪各控制目标,有效解决接入点电压静态偏移的问题,控制系统动、静态品质优越,有效改善了电力系统的暂态稳定性。     

基于遗传算法的UPFC模糊阻尼控制器参数优化及与梯度下降法的比较

设计了一种统一潮流控制器（UPFC）模糊辅助控制器,能够阻尼互联系统之间功率低频振荡．分别使用遗传算法和梯度下降法实现了模糊阻尼控制器（FDC）的参数优化。建立了UPFC的频域模型,给出了主控制和辅助控制的框图。推导了模糊阻尼控制器参数优化的公式。互联多机系统算例显示了2种优化方法都具有很好的收敛性。且结果吻合,同时由这2种方法优化的阻尼控制器能够很好地阻尼系统的功率振荡。且比传统的基于线性系统设计的辅助控制器在不同的系统运行方式和振荡模式下具有更好的鲁棒性。     

UPFC单机无穷大系统建模与控制策略研究

对含UPFC的单机无穷大系统的工作机理进行了研究分析,将UPFC等效为可控并联电流源与可控串联电压源,建立了考虑发电机励磁系统和汽门调节系统的含UPFC的单机无穷大系统七阶非线性数学模型;采用逆系统原理对该非线性模型进行解耦线性化。采用具有强鲁棒性的变结构控制理论为解耦后的模型设计控制器。最终计算机仿真结果验证了所建模型的正确性及其控制策略对系统稳定作用的优越性。     

多机系统励磁与UPFC非线性协调控制策略研究

装设有统一潮流控制器(UPFC)的大电网是一个复杂且易受扰动的非线性系统。为此推导出了装设有UPFC装置的多机电力系统数学模型,在此基础上构造了系统的Hamilton能量函数,进而将此系统表示成含参数扰动的Hamilton系统形式。根据边界函数法和干扰抑制控制法得到了考虑转移电导的多机励磁与UPFC的协调控制器。在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建四机两区域系统,对比仿真结果表明,所设计的非线性协调控制器具有良好的控制效果和较强的鲁棒性。     

On the robust LQG control of TCSC for damping power systemoscillations

This paper deals with the application of the LQG (linear quadratic Gaussian) technique to the design of a robust TCSC (thyristor controlled series compensator) controller for power system oscillation damping enhancement. This paper discusses each process involved in the LQG design technique applied to the TCSC damping controller design. This paper also discusses the pitfalls in applying the LTR (loop transfer recovery) technique to reserve the robustness of the LQG damping controller. The robustness of the designed controller is verified by nonlinear power system simulation, which shows that the controller is effective for damping power system oscillations     

基于振荡能量下降原理的UPFC模糊控制器设计

研究了自适应统一潮流控制器(U PFC)模糊逻辑辅助阻尼控制器的设计方法。从振荡能量函数角度分析了U PFC安装线路的功率振荡特性,提出了以降低振荡能量为控制目标的阻尼控制策略。控制器以U PFC线路的功率为输入信号,通过对系统运行状态和控制效果进行评判,应用模糊规则自适应地调节控制参数,实现对系统功率振荡的有效抑制。控制器设计不需要系统的精确模型和参数。在10机新英格兰测试系统上的仿真研究表明,该控制器控制效果明显优于线性控制器,能有效抑制系统低频振荡,提高电力系统的动态稳定性水平,且具有较强的鲁棒性。     

UPFC新型非线性控制策略

统一潮流控制器(UPFC)可以有效控制线路的有功和无功功率。基于UPFC控制线路功率的非线性数学模型,提出了一种新型的非线性控制方法:根据系统能量守恒的特点构造出一个满足Lyapunov大范围渐近稳定的函数,再结合精确线性化方法,将控制系统转化为一个简单的线性系统,最后通过线性反馈确定系统的输入量。基于软件EMTP/EMTPWorks对UPFC的控制装置进行建模,并在典型的长距离输电线路的测试系统中运行,仿真结果验证了所提新型非线性控制策略的正确性,较之于传统的PI控制方法,提出的非线性控制方法具有更高的有效性和动态性能;同时也表明了小容量的UPFC装置能够很大程度地补偿线路的有功功率,当发生单相接地故障时,UPFC能提高系统的稳定性。     

基于PSCAD/EMTDC的统一潮流控制器动态仿真模型

设计了组成统一潮流控制器(UPFC)的动态仿真模型的各个模块,包括正弦脉宽调制(SPWM)信号产生模块、电压源变换器(VSC)控制模块和UPFC控制器的比例积分(PI)控制电路.首先采用三相桥式全控电路组成VSC,VSC的开关器件采用绝缘栅双极性晶体管(IGBT),门极信号按SPWM的方式产生.然后通过分析线路传输功率方程设计了一个简单的PI控制器,并构成完整的UPFC仿真模型.还基于该动态模型对UPFC在功率调节、电压控制和抑制振荡等方面的功能进行了仿真分析.仿真结果表明该UPFC仿真模型在线路功率发生较大变动时能使线路快速恢复;在系统发生三相短路时能有效减少系统的功率损失和减小母线电压的暂降幅度;在系统发生功率波动时还能大幅度减小振幅.     

A new robust control design based on feedback-compensator for UPFC

It has been reported that there is a strong dynamic interaction between series and shunt currents in the unified power flow controller (UPFC). In this paper, a method based on state estimator is proposed to decouple series and shunt currents of the UPFC. The suggested feedback-compensator consists of a state feedback and an estimator. The interaction terms are considered as disturbance and eliminated by state feedback based on feedback-compensator. The suggested controller has been compared with singular value decomposition (SVD)-based decoupling controller. Investigations show that although both the suggested controller and SVD show proper performance with linear model of the UPFC, the suggested controller produces fewer transients in the output. The designed controller shows proper performance of UPFC non-linear model, while in this case the SVD decoupling controller does not perform decoupling, that is, it does not follow the reference inputs. Also feedback-compensator controller maintains the proper performance despite disturbance and uncertainties in the system.