提高送端多直流落点系统暂态稳定性的非线性控制策略

为改善送端多直流落点系统暂态稳定性,提出了一种高压直流输电(HVDC)与发电机励磁协调的非线性控制策略.通过建立送端多直流落点系统非线性微分代数方程模型,将结构保持模型下的能量函数与广义拟Hamil ton理论结合,同时兼顾发电机励磁与HVDC控制的协同作用,设计出一种HVDC与发电机励磁的综合控制规律.该方法从能量的角度出发,充分考虑电力系统的强非线性特性,而且得到的控制器结构简单,易于工程实现.仿真结果表明,该控制规律能够有效提高系统阻尼,起到功率支援的作用,改善系统的暂态稳定性.     

提高送端多直流落点系统暂态稳定性的非线性控制策略

为改善送端多直流落点系统暂态稳定性,提出了一种高压直流输电（HVDC）与发电机励磁协调的非线性控制策略。通过建立送端多直流落点系统非线性微分代数方程模型,将结构保持模型下的能量函数与广义拟Hamilton理论结合,同时兼顾发电机励磁与HVDC控制的协同作用,设计出一种HVDC与发电机励磁的综合控制规律。该方法从能量的角度出发,充分考虑电力系统的强非线性特性,而且得到的控制器结构简单,易于工程实现。仿真结果表明,该控制规律能够有效提高系统阻尼,起到功率支援的作用,改善系统的暂态稳定性。     

基于惯量中心动态信号的交直流互联系统稳定控制

针对交直流互联电力系统的稳定控制问题，提出了基于系统惯量中心(center of inertia，COI)动态信号的发电机励磁和直流功率调制综合控制方案。该方案中各发电机功角和频率动态跟踪由广域测量系统提供的系统COI动态功角和频率轨迹。直流输电线路功率调制的目标是阻尼区域COI功角和频率间的相互振荡。考虑到模型误差和外部干扰因素，采用反步法设计了非线性鲁棒控制器。对某4机2区域系统进行仿真实验，结果表明该控制方案和控制器突破了系统只能稳定于工频下的局限，增大了系统的稳定域，显著改善了系统的功角稳定性。     

交直流互联系统非线性自适应控制规律设计

针对舍有多台发电机的交直流互联系统,为了提高交直流输电系统的稳定性,应用非线性自适应控制设计方法,通过递推法得到了应用于交直流互联系统直流功率调制的非线性自适应控制策略,该控制规律包含了对系统中未知参数的动态估计,用以阻尼交直流互联系统的区域间功率振荡。最后,获得了交直流互联系统的非线性自适应直流附加控制器的一般表达式。4机系统的仿真结果表明,与传统的线性直流功率调制相比较,所设计的控制器对联络线的功率振荡具有良好的阻尼功能;特别是当系统中出现大的扰动时,更能体现该控制器的良好性能。     

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LMI技术的交直流非线性H2控制

以交直流并联系统为研究对象,综合考虑发电机和高压直流(HVDC)输电系统的动态调节过程,建立系统的非线性动态模型。并运用直接反馈线性化理论和H2控制理论,设计HVDC与发电机励磁的协调非线性控制器,其中H2控制律采用线性矩阵不等式(LMI)方法得出。仿真结果表明,所设计的控制器鲁棒性好,可以有效地提高交直流系统的暂态稳定性。     

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。     

基于OVAC的IPC和励磁作用提高暂态稳定研究

针对发电机励磁和相间功率控制器(IPC)对电力系统稳定性的影响,提出了通过相间功率控制器和发电机励磁系统共同作用提高系统暂态稳定性。基于单机无穷大系统的非线性模型,建立了包含励磁系统参数和相间功率控制器控制参数的状态空间方程,并基于最优变目标控制(OVAC)策略,可以得出以励磁系统为基础加以IPC协调的控制规律,通过仿真分析,可以验证该策略能够有效提高系统的暂态稳定性。     

汽轮发电机组轴系扭振的鲁棒非线性控制

提出将同步发电机及其励磁系统看做扭振励磁控制的执行元件,采用直接反馈线性化方法补偿其非线性因素,避免小偏差线性化模型的参数摄动问题,从而提高扭振励磁控制系统的鲁棒性.综合H∞扭振模态观测器、独立模态空间鲁棒控制器和非线性反馈补偿律,提出一种轴系扭振的鲁棒非线性控制策略,在大范围工况下具有一致的全局性能,并且3个组成部分可以分别独立设计;另外,可以方便地与常规非线性励磁控制律综合在一起,而不影响后者阻尼低频振荡的性能.以一台300 MW汽轮发电机组第1阶扭振模态的阻尼控制为例,通过仿真验证鲁棒非线性控制器的性能优于常规线性控制器.     

发电机励磁的非线性解析模糊控制

该文引入非线性函数建立了一种新的解析模糊控制器用于发电机的电压控制，并引入变结构控制的思想来进行附加励磁控制，建立了一种发电机模糊励磁控制器结构。并兼顾电压调节精度和增强阻尼要求进行电压控制与稳定控制的协调。对所论非线性解析模糊控制器的动态特性分析表明所论控制器为一本质非线性PID控制器。在控制过程中，所论模糊控制器的规则基于误差和误差变化率的大小在线调整。因而具有规则自适应的特性。实际使用时。无需进行控制规则的设计，只需根据工程控制经验对控制参数进行初选，简化了控制设计。仿真研究表明：所论模糊励磁控制器可以提高发电机的电压控制精度和电力系统的稳定性。     

静止同步补偿装置与发电机励磁的无源协调反步控制设计

针对具有静止同步补偿装置(static synchronous compensator,STATCOM)的单机无穷大系统,研究了发电机励磁无源协调控制,采用耗散性和无源性理论的反步设计方法构造了系统的存储函数。根据协调无源性的特点,得到了STATCOM与发电机励磁协调控制器,使得系统在STATCOM和励磁的共同作用下,保持系统功角和电压的稳定。设计过程充分利用了系统的非线性性质,不采用任何线性化的处理,保证了所提出的控制律在非线性系统中的适用性,并有效地提高了电力系统的暂态稳定性能。仿真结果证实了该控制律的有效性和正确性。     

提高暂态稳定性的HVDC与发电机励磁的非线性最优协调控制

针对大扰动情形,为进一步提高交直流混合电力系统的暂态稳定性,提出了一种高压直流输电(HVDC)与发电机励磁协调的控制方法。通过建立HVDC系统与发电机的综合模型,将现代控制理论中直接反馈线性化方法与线性系统最优控制理论相结合,设计出一种HVDC与发电机励磁协调的非线性最优控制规律。仿真结果表明,该协调控制器能明显提高交直流互联系统的功角稳定性和频率稳定性,改善直流系统的性能。     

提高暂态稳定性的HVDC与发电机励磁的非线性最优协调控制

针对大扰动情形,为进一步提高交直流混合电力系统的暂态稳定性,提出了一种高压直流输电(HVDC)与发电机励磁协调的控制方法.通过建立HVDC系统与发电机的综合模型,将现代控制理论中直接反馈线性化方法与线性系统最优控制理论相结合,设计出一种HVDC与发电机励磁协调的非线性最优控制规律.仿真结果表明,该协调控制器能明显提高交直流互联系统的功角稳定性和频率稳定性,改善直流系统的性能.     

考虑机端电压限制的多重非线性变结构励磁控制

针对电力系统暂态过程的非线性特性,设计了一种考虑电压限制的多重非线性变结构励磁控制器,根据控制目标将控制器分2层设计。下层控制器由稳定控制和电压限制控制组成。稳定控制通过计算系统的暂态能量函数,得到稳定流形作为切换面,然后设计相应的变结构非线性励磁控制律,将系统限制在所设计的稳定流形上,以稳定系统;电压限制控制则利用零动态原理,使电压回复到限制区内。上层控制器通过适当的切换律,将下层控制器进行切换,在稳定系统和限制机端电压之间进行协调。在设计时考虑了系统参数不确定性,从而控制律具有一定的鲁棒性。稳定控制设计中未使用任何线性化方法,因而控制律对系统的非线性特性完全适应。实验结果表明所设计的控制器在稳定系统的同时,有效的限制了机端电压。     

基于预测函数与线性多变量反馈控制的同步发电机励磁控制

基于预测函数设计了励磁控制器对发电机端电压进行控制。同时设计一种以发电机功角偏差、角速度偏差以及有功功率偏差的线性组合作为控制目标的线性多变量励磁控制器。将2种励磁控制器进行结合,以实现预测函数和线性多变量并行励磁控制,在有效提高电力系统稳定性的前提下还能解决发电机端电压的稳定问题。最后通过MATLAB／Simulink仿真证明了改进后的励磁控制器的有效性。     

同步发电机非线性协同励磁控制器设计

针对同步发电机的非线性和运行状态的多变性,为提高其机端电压的可调性同时保证系统的稳定性,基于协同控制理论设计了一种同步发电机非线性励磁控制器。在同步发电机数学模型的基础上以转子角速度、有功功率和机端电压偏差的线性组合构成流形,得到了非线性协同励磁控制器的控制律。基于DSP设计了一种同步发电机励磁控制系统,详细介绍了系统的硬件结构和软件设计方法。以4机2区域系统为例进行了仿真实验。仿真结果表明:所述非线性协同励磁控制器不但可以维持机端电压恒定,而且可保证功角稳定,具有较强的鲁棒性,有助于提高电力系统的稳定性。该控制器能够兼顾机端电压调节和稳定控制,在很大程度上提高了系统励磁控制器性能。     

汽轮发电机自适应Terminal滑模综合控制

提出了汽轮发电机励磁与汽门协调Terminal滑模控制。针对发电机综合控制存在的两个输入变量,通过构造两个非奇异的Terminal滑模面,实现解耦控制。Terminal滑模面中含有非线性函数,使得误差能够快速收敛,从而取得良好的控制效果。利用自适应律实时估计扰动上界,从而使控制器具有很强的鲁棒性。通过李亚普洛夫理论证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的汽轮发电机自适应Terminal滑模综合控制器能够快速阻尼功率振荡,提高电力系统的稳定性,维持机端电压。     

基于信号时滞补偿的HVDC和同步发电机的广域协调控制

针对发电机励磁和HVDC附加控制相互作用而可能引起系统阻尼性能变差的问题,通过对包含n台发电机以及1条直流线路的系统模型进行推导,得到了发电机励磁系统和HVDC附加控制的广域协调控制规律。该控制器利用广域信号补偿HVDC和发电机参数之间的耦合作用,但远端测量系统和广域控制信号所引入的延迟会影响控制器的性能。本文重点分析了时间延迟对系统振荡阻尼的影响,并引入统一Smith预估器方法以保持在较大时间延迟时电力系统的性能。交直流四机系统的仿真阐明了延迟对模态阻尼的影响以及延迟补偿的意义。仿真还表明统一Smith预估器的引入使得发电机转速和交流线路的传输功率在较大时间延迟下仍能够有较好的阻尼,并具有一定的鲁棒性。     

发电机励磁与SVC的改进自适应反步无源协调控制

考虑了阻尼系数的不确定性,提出了一种改进自适应反步无源协调控制策略,设计了发电机励磁与静止无功补偿器(SVC)的非线性协调控制器。采用浸入与不变(I & I)自适应控制设计了阻尼系数的自适应估计律,提高了控制器的自适应能力。基于反步法逐步递推,设计了SVC的控制律,并结合无源性理论,得到了发电机励磁的控制律。在反步法设计过程中,为了减小“微分爆炸”,将虚拟控制量的导数看作不确定项,并引入非线性阻尼算法对其进行处理。仿真结果表明,所设计的协调控制器明显地改善了电力系统的稳定性,并且具备较强的自适应性和鲁棒性。     

汽轮发电机自适应Terminal滑模综合控制

提出了汽轮发电机励磁与汽门协调Terminal滑模控制.针对发电机综合控制存在的两个输入变量,通过构造两个非奇异的Terminal滑模面,实现解耦控制.Terminal滑模面中含有非线性函数,使得误差能够快速收敛,从而取得良好的控制效果.利用自适应律实时估计扰动上界,从而使控制器具有很强的鲁棒性.通过李亚普洛夫理论证明了控制系统的稳定性.仿真结果表明,所设计的汽轮发电机自适应Terminal滑模综合控制器能够快速阻尼功率振荡,提高电力系统的稳定性,维持机端电压.