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。     

含TCSC的多机系统非线性最优控制

运用逆系统方法将含可控串联补偿器（TCSC）的非线性多机系统线性化,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。仿真结果表明,该控制器在提高系统的稳定性、阻尼系统振荡方面有明显的改善．     

采用本地信号的可控串联电容补偿神经网络逆系统控制方法

选取可控串联电容补偿(TCSC)上传输的有功功率作为被控量，本文提出了采用本地信号的TCSC神经网络逆系统控制方法。该方法基于较完整的TCSC非线性动态模型，实现了TCSC系统的精确线性化，同时所设计的控制策略适用于任意的电力系统结构。控制器的设计使用神经网络逆系统方法，使得所设计的控制策略不依赖于系统的精确模型和参数。针对两区域四机电力系统的仿真结果表明所设计的控制策略能达到直接控制TCSC传输功率，间接控制远端发电机功角的目的。     

多变量逆系统在协调控制中的应用

采用多变量非线性控制的逆系统理论分析了汽轮发电机组励磁、汽门系统和可控串联补偿(TCSC)系统的可逆性,并运用逆系统方法将这一多变量、非线性、强耦合的复杂被控对象解耦成3个独立的串行输入/串行输出(SISO)线性化积分型子系统,然后基于非线性系统理论设计了综合控制器.仿真结果表明,该控制策略实现了励磁控制、汽门调节和TCSC的动态解耦,应用该方法可显著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。     

TCSC自适应逆推控制器设计

针对可控串联补偿器TCSC(Thyristor Controlled Series Compensator)的动态过程和发电机阻尼系数不能精确测量的情况，将含有TCSC的单机无穷大系统用一个三阶微分方程表示，用自适应逆推方法设计了TCSC稳定控制器。在系统模型中考虑了TCSC的动态过程．同时保留了系统的非线性特性，运用自适应增益控制律进行参数的实时估计。仿真结果表明设计的TCSC稳定控制器能快速抑制振荡，保证单机无穷大系统的暂态稳定。     

TCSC自适应Terminal滑模稳定控制器设计

该文设计了一种TCSC自适应Terminal滑模稳定控制器,以提高互联电力系统的稳定性。文中建立了含TCSC的两机电力系统的数学模型;控制器设计应用了Terminal滑模控制理论,使误差能够快速收敛,从而取得良好的控制效果;设计中考虑了阻尼参数的不确定以及外扰动的影响;利用MATLAB进行了两机系统的仿真。仿真结果表明,所设计的TCSC自适应Terminal稳定控制器能够快速阻尼功率振荡,提高互联电力系统的稳定性,且效果优于基于逆推法设计的TCSC稳定控制器。     

采用T-S模糊模型的TCSC多目标控制器设计

在电力系统中装设可控串联补偿(TCSC)可以改善系统的稳定性,抑制次同步谐振和区域间的低频振荡,提高远距离联络线的传输能力。为更好地发挥TCSC效益,利用模糊T-S模型无限逼近非线性系统的特性,提出了一种多目标TCSC控制器设计方法。建立了一类含TCSC的两机电力系统的模糊T-S模型,把闭环系统的稳定性、H∞性能、极点配置的要求统一到一个线性矩阵不等式组中,基于线性矩阵不等式理论实现了TCSC多目标控制器设计,采用并行分配补偿技术,设计出了全局非线性系统的控制规律。最后,利用MATLAB进行了仿真,结果表明所设计的控制器能有效提高电力系统的功角稳定性,保证系统具有良好的动态性能,能满足多个目标要求,具有比TCSC非线性H∞鲁棒控制器更优越的性能,且易于工程实现,它将会在电力系统稳定控制中得到更多应用。     

多机系统TCSC逆推鲁棒控制器设计

在高压线路上装设可控串联补偿电容器(TCSC)可以改善系统的暂态稳定性,提高线路的传输容量.利用逆推方法与L2性能准则相结合,设计了多机系统TCSC非线性鲁棒控制器,该控制器可以抑止干扰对系统输出的影响.设计过程中不需要线性化和求解Riccati矩阵不等式,因此基于该方法的设计过程简明,易于为工程设计人员所接受.仿真表明该控制器能够维持闭环系统的渐近稳定.     

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。     

可控串联补偿的滑模PID控制器设计

为抑制电力系统中可控串联补偿装置的非线性及外部扰动影响,文中应用直接反馈线性化方法和滑模比例–积分–微分(proportional-integral-differential,PID)控制理论,设计了可控串联补偿的新型非线性控制器。利用直接反馈线性化方法对非线性模型精确线性化,采用滑模变结构理论与常规PID的复合控制策略,设计的可控串联补偿控制规律简洁,易于工程实现且鲁棒性好。仿真结果表明,与传统的控制方式相比,滑模PID控制器能有效地阻尼系统振荡,提高系统的暂态稳定性,对运行点变化也具有较好的适应性。     

用于提高暂态稳定性的可控串联补偿电容器非线性控制器

本文应用直接大范围线性化的方法设计了晶闸管 可控串联补偿电容器非线性控制器,并以单机无穷大系统为例进行了仿真试验。仿真结果表明,所提出的控制方法可以提高系统的暂态稳定性,并能较好地适应系统运行方式的变化。     

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。     

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.     

基于广域测量的滑模TCSC控制器设计

广域测量系统为电力系统实现网络化控制提供了新的解决方案。文章对基于广域测量信号的可控串补(thyristor controlled series compensator，TCSC)系统进行了分析，建立了基于广域测量的TCSC系统模型。通过引入附加状态变量，将含有时滞的时滞系统转换为不含时滞的离散控制系统，并采用离散滑模控制的方法设计了状态反馈控制器，对克服控制器中的抖振问题提出了有效的解决方法。为验证所提出方法的有效性，对单机无穷大系统进行了仿真计算，表明该方法可以有效保持系统的稳定性。     

向无源网络供电的VSC-HVDC系统控制策略

在同步旋转坐标系下,利用电压源型高压直流输电(voltage source converter based high voltage DC,VSC-HVDC)的暂态数学模型,提出了一种向无源网络供电的VSC-HVDC系统新型控制策略。基于非线性系统反馈线性化控制的逆系统方法,推导了VSC-HVDC的逆系统模型,构造了伪线性系统,实现了对VSC-HVDC系统有功功率和无功功率的解耦。采用极点配置方法对该伪线性系统进行了综合,设计了控制器,并对反馈线性化中重要的隐动态问题进行了讨论,保证了控制系统的稳定性。仿真结果表明,该控制器具有较好的动态性能。     

可控串补自适应模糊阻尼控制策略研究

早期的模糊控制器设计,主要依赖于专家经验,而且只是采用近似推理的方法。针对可控串补非线性系统,设计了一种直接自适应模糊控制器。建立模糊控制器逼近误差和控制器参数之间的线性关系,用Lyapunov稳定性理论设计参数的自适应律,不仅调节模糊规则结论参数,同时调节隶属函数的参数。将该控制策略应用于含可控串补电力系统中,提出可控串补自适应模糊阻尼控制器的设计方法。仿真表明该控制器对系统发电机摇摆具有良好的阻尼作用,提高了系统的稳定性。     

TCSC阻尼系统低频振荡的控制策略分析

在建立含可控硅串联补偿装置(TCSC)的电力系统线性化数学模型的基础上,提出了TCSC在系 统中最佳位 置 的选择方法,并对可控串补控制系统分别采用全状态反馈控制、线性二次型最优控制和输 出反馈最优控制 时阻尼系统低频振荡的作用进行了分析,证明了TCSC采用线性控制方法可以 提高 系统的稳定性。最后以三 机系统为例,利用频域仿真计算验证了所讨论的3种控制方法抑制 系统低频振荡的有效性。