应用延时反馈控制电力系统混沌振荡

混沌是非线性系统的固有现象.电力系统是典型的非线性系统,存在着复杂的混沌振荡,它威胁着系统的安全稳定运行.本文利用混沌控制方法之一--延迟反馈法(DFC)控制电力系统混沌振荡,利用Melnikov方法确定延迟时间和反馈系数.数字仿真结果表明,选择适当的延迟时间和反馈系数能够镇定系统的不稳定周期轨道(UPO)、消除混沌,并能使系统从失稳状态进入稳定状态.由于不需要外加参考信号,延迟时间与UPO的周期无关,不必是UPO周期的整数倍,所以该方法简单易行.     

考虑励磁顶值与PSS的混沌和分岔现象

电力系统中的混沌对传统的稳定分析和安全控制而言,是一个巨大的挑战。文中研究了发电机励磁顶值和PSS回路对电力系统的振荡失稳和混沌现象的影响。研究表明,当计及励磁顶值极限时,或在PSS参数配置合理情况下,可能导致系统Hopf分岔(HB)现象不出现或HB点与鞍--节分岔(SNB)点十分接近。由于在小扰动稳定框架下,HB出现是混沌产生的前提,HB不能出现时,混沌现象也将消失。合理配置PSS参数,可为系统提供正阻尼,从而能够显著抑制HB及混沌现象的产生。文中的研究也是作为找到有效抑制电力系统振荡失稳和混沌现象措施的一种有益尝试。     

考虑励磁顶值与PSS的混沌的分岔现象

电力系统中的混沌对传统的稳定分析和安全控制而言,是一个巨大的挑战。文中研究了发电机励磁顶值和PSS回路对电力系统的振荡失稳和混沌现象的影响。研究表明,当计及励磁顶值极限时,或在PSS参数配置合理情况下,可能导致系统Hopf分岔（HB）现象不出现或HB点与鞍一节分岔（SNB）点十分接近。由于在小扰动稳定框架下,HB出现是混沌产生的前提,HB不能出现时,混沌现象也就消失。合理配置PSS参数,可为系统提供正阻尼,从而能够显著抑制HB及混沌现象的产生。文中的研究也是作为找到有效抑制电力振荡失稳和混沌现象措施的一种有益尝试。     

基于状态负反馈的电力系统混沌控制

在某些情况下,电力系统可能出现混沌现象,从而对系统的稳定性产生影响。利用状态负反馈控制,通过选取合适的反馈系数,镇定系统的不稳定周期轨道,达到抑制混沌振荡的目的。仿真实验的结果进一步证明了该方法的有效性,其对于保障电力系统的稳定性具有较好价值。     

一类非线性电力系统混沌振荡产生机理的研究

针对电力系统混沌振荡产生机理的问题,借助于一个非线性三参数二机电力系统模型,采用同宿轨道的Melnikov函数计算法,给出了电力系统出现混沌振荡现象的临界条件和参数区域,尤其论证了小扰动也可诱发混沌。阐明了系统在周期性负荷扰动情况下产生混沌振荡的条件,即系统在受到较大周期性负荷扰动时,电力系统将出现混沌振荡;当周期性负荷扰动较小,但是阻尼系数在一定的范围内,系统仍将出现混沌振荡;当周期性性扰动较小,阻尼系数在一定范围之外,系统不会出现混沌振荡;当周期性负荷扰动为零时,系统不会出现混沌振荡。通过仿真实验证实了电力系统在受到周期性负荷扰动时出现混沌振荡现象的条件。这种现象的出现和电力系统非线性模型的几何结构密切相关,同时也与电力系统的运行参数、结构参数有联系。     

基于自适应非奇异终端滑模控制的电力系统混沌抑制

在一定条件下,电力系统会产生混沌振荡现象,影响电网的安全稳定运行。对电力系统四阶模型进行混沌振荡的动力学行为分析,并且设计了一种基于自适应非奇异终端滑模控制的控制器。在保证系统实现有限时间内收敛以及不产生奇异性问题的基础上,快速消除了四阶电力系统中的混沌振荡现象。针对四阶电力系统模型中阻尼系数和机械功率通常具有不确定性这一问题,采用自适应控制对其估计,增强了控制器的实用性。仿真结果证明了控制器的有效性。     

密集型固有振荡模式电力系统的模态分析

大规模电力系统具有振荡模式非常密集的特点,参数的微小变化会使系统产生模态不稳定现象。运用复模态摄动理论对密集型固有振荡模式电力系统进行了模态分析,结果表明,系统的特征值对参数摄动不敏感,但密集振荡模式对应的左、右特征向量有很大的变化,影响状态变量对振荡模式的可控性和可观性。最后,以新英格兰10机系统和NPCC 48机系...     

七阶混沌振荡电力系统的自耦PD控制

为了抑制七阶电力系统中的混沌振荡,根据自耦PID控制理论提出了一种简单的混沌控制方法。该方法首先将七阶混沌系统控制问题分解为三个严格反馈子系统的控制问题,然后将每个子系统已知和未知动态分别定义为一个总扰动,进而将三个子系统等价映射为一个三阶线性扰动系统和两个二阶线性扰动系统。据此分别构建了在总扰动反相激励下的三个受控误差系统。根据自耦PID控制理论,分别设计了一个扩展自耦PD控制器和两个自耦PD控制器。最后分析了每个子系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性。仿真结果验证了所提控制方法的有效性,每个状态变量均能由混沌振荡状态恢复到稳定运行状态,且控制信号光滑。因此该方法在电力混沌振荡控制系统领域具有良好的实际应用前景。     

双馈风电并网系统的宽频振荡机理分析与抑制

电力系统振荡失稳严重威胁其安全稳定运行，在“双碳”目标和能源转型的推动下，风电并网使新型电力系统的振荡稳定性问题加剧。综合考虑传动系统、风机变换器、锁相环、串联补偿等电力系统各部分，建立了双馈风电并网系统的精确化综合模型。在此基础上，基于模式分析法分析系统振荡模式与参与因子关系特性，确定引发系统振荡模式的强相关状态变量和主导因素，探究双馈风电并网电力系统的宽频振荡机理，并寻找振荡抑制方法。与传统模型相对比，并在Matlab软件平台进行仿真分析与验证。结果表明：所建模型及机理分析方法以更多的状态变量表征了更丰富的振荡模式信息，更详尽地解释了系统宽频振荡机理，并能有效消除振荡，提高系统阻尼，提升系统稳定性，为进一步研究和开发电力系统宽频振荡检测和抑制方法奠定理论基础。     

电力系统混沌现象与不同失稳模式之间的关系

电力系统混沌现象与随机的往复振荡相似，在电力系统安全运行中是绝对不允许出现的，同时又由于混沌现象本身的复杂性，它的存在必然对电力系统稳定性研究和失稳预防等工作产生很大的影响。该文研究的重点是弄清楚混沌现象与系统不同失稳模式之间的关系和混沌现象在系统失稳发展过程中所处的实际位置。该文在研究过程中发现，并以示例分析了由于混沌极限环破裂（即混沌的稳定状态消失）而导致系统电压崩溃、角度失稳及电压和角度同时失稳的现象，后两种现象属于首次报道和首次研究，这些现象的存在表明，混沌现象可能是做为电力系统大扰动失稳过程的一个中间阶段而存在的。     

双馈风机系统的切换型混沌振荡及其非光滑分岔特性

新能源电力系统含限幅或控制切换等非线性环节,本质上为非光滑系统,其稳定性和失稳形式复杂。对此,研究了大扰动下双馈风机并网系统中由限幅饱和导致的混沌振荡失稳机理,在数学上对应着非光滑系统轨迹发生从收敛至平衡点到混沌的非光滑分岔。首先,介绍了切换动力系统(非光滑系统)的非光滑分岔和切换型混沌;其次,分析了交流故障后双馈风机系统发生的复杂振荡现象,利用功率谱和Lyapunov指数确认其为混沌振荡,并分析了其拟周期的频率漂移特性;然后,分析了混沌振荡与限幅饱和间的关系,揭示了该混沌是由多个限幅饱和(非光滑系统切换)引起的,本质上为切换型混沌振荡;最后,从短路比、故障条件和风速等角度分析了大扰动后的切换型混沌振荡的非光滑分岔特性,结果表明在较低短路比、较大故障冲击下系统更易发生切换型混沌振荡。     

电力系统混沌振荡的参数分析

混沌振荡是有别于系统失稳的另一种影响电网安全的因素,章具体描述了电网混沌振荡现象的发生机理并区分了混沌振荡和系统失稳的差异。通过对一非线性电力系统振荡和系统失稳的差异,通过对一非线性电力系统振荡模型的分析,利用动力系统分岔理论,证实了权有限尼而无周期性负荷扰动,则系统不会昆沌振荡,在受到较大的周期性负荷扰动时,则系统将出现混沌振荡,在周期性负荷扰动下,当阻尼纱数接近某个数值时,系统也将出现混沌振     

电力系统混沌振荡的自适应最优控制

电力系统在周期性负荷扰动的作用下会发生混沌振荡,甚至由此而失去稳定。为抑制这种情况下的混沌振荡,保证电力系统运行的稳定性,利用自适应最优控制方法设计了在周期性负荷扰动幅值不确定以及系统参数不确定情况下的混沌振荡控制器;并利用Lyapunov稳定性理论证明了受扰的、未精确建模的电力系统在该控制器作用下可以保持渐近稳定。因此,当电力系统所受到的周期性负荷扰动的幅值不确定且引起电力系统混沌振荡甚至失去稳定时,自适应最优控制器可以使电力系统获得渐近稳定,即能回到初始平衡点上。数值仿真也表明了该控制器的控制效果。     

基于SMES相量模型抑制电力系统的功率振荡分析

根据超导储能装置（SMES）的工作原理,结合其结构特点与电路拓扑的发展趋势,建立了电压源型SMES相量模型。该模型将SMES等效为三相可控电流源,实现有功电流和无功电流独立控制,模拟SMES的功率响应特性,在功能上实现了对系统功率需求的准确跟踪,快速补偿系统的不平衡功率。最后,通过一个算例验证了SMES抑制单机无穷大系统功率振荡的效果,仿真结果表明该电压源型SMES可有效抑制系统的功率振荡,并使系统迅速恢复稳定运行状态,从而大大提高了系统的稳定性。     

光伏系统MPPT的扰动观测法分析与改进

在光伏并网发电的过程中需要对光伏电池的最大功率点进行跟踪控制,来使得电池的利用率最高,提高发电效率。分析了MPPT的基本扰动观测法的原理,并且分析它的优缺点。在此基础之上提出了一种改进算法,添加对爬坡斜率的再判断,作为变步长交界点的判断依据,结合电导增量算法思想,运用变步长弱振荡的方法对光伏电池的最大功率点进行跟踪控制。最后通过仿真进行了验证,结果表明:该改进算法跟踪更稳定,消除了系统振荡,提高了精度,动态响应更好。     

应用微分几何理论的三相并联型有源电力滤波器解耦控制

有源电力滤波器(active power filter,APF)由于其突出性能已被证明是谐波抑制的有效手段之一,然而APF主电路为电压源逆变器(voltage source inverter,VSI),是一个非线性多变量、强耦合的系统,难以建立精确的数学模型,从而给控制器设计及应用带来困难。该文基于微分几何理论提出一种状态反馈精确线性化方法,推导出非线性坐标映射以及非线性反馈变换方程,将APF系统精确线性化,最终实现三相并联电压型APF有功、无功解耦控制器的设计。最后使用Matlab进行仿真并基于DSP和FPGA构成的双微处理器结构设计控制器进行了实验,仿真及实验结果表明,该控制策略能较好的实现APF的解耦控制,具有较好的补偿特性,经该控制算法补偿,谐波畸变率限制在2%以下,同时给出数字PI控制的实验结果作为比较。     

含恒功率负荷直流微电网的状态反馈电压振荡控制技术

扰动发生后新能源发电和恒功率负荷侧换流器在现有功率控制模式下所表现出的负阻抗特性,会大幅增加直流电压振荡失稳的风险.为此,首先针对直流电压振荡失稳的问题,推导含恒功率负荷两端直流微电网的小扰动线性化状态方程.其次,结合各状态变量的参与因子,选取振荡电流、电压作为可调节控制参数,将其分别引入储能换流器与恒功率负荷换流器的占空比反馈环节中,提出基于状态反馈的多端直流电压振荡控制方法.然后,利用根轨迹、Bode图分析附加状态反馈电压振荡控制技术后的直流微电网稳定裕度的变化规律,为控制参数设计提供依据.最后,搭建时域仿真系统,验证了所提出的控制方法可有效抑制直流微电网的电压振荡,显著提高系统的动态稳定性.