不健全广域信息下时滞非线性鲁棒综合控制器设计

同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用为基于广域测量系统(WAMS)的广域控制提供了实现条件。由于远方反馈信息的不健全和时滞影响，基于广域信息的闭环电力系统将是一个时滞非线性系统。针对这种时滞非线性系统，结合逆系统理论和鲁棒H￥控制理论，提出不健全广域信息下考虑时滞影响的非线性鲁棒综合控制器的设计方法。首先，应用逆系统方法将强非线性电力系统进行线性化，然后，根据广域信息的不确定性，推导具有干扰输入的时滞线性系统模型，最后，应用线性矩阵不等式(LMI)理论设计该线性系统的鲁棒反馈控制律，进而得到原非线性电力系统的最终控制规律。时域仿真结果表明，当考虑广域信息的不健全和时滞影响时，非线性鲁棒综合控制器仍具有较小的系统过渡时间、振荡次数及振荡幅度，能大幅度增加系统的故障临界切除时间。     

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。     

基于间隙度量和二次型优化的电站主汽温控制

提出了一种基于反馈线性化、间隙度量和二次型最优控制的非线性系统控制器设计方法。非线性被控对象在不同平衡点线性化后得到若干线性系统模型,通过计算可以得到各个线性系统模型之间的间隙度。依据间隙度理论,合理选择标称系统 P 以及设计其相应的控制器 K,得到反馈系统(P, K),从而使得非线性系统全局稳定,PID 控制器参数采用二次型最优控制准则求得。采用该文所提方法对某超临界600 MW直流锅炉主汽温系统4种典型工况进行仿真控制,结果表明了该方法的有效性,且控制性能优于常规的串级PID系统。     

基于逆系统方法的单相并联APF控制策略研究

单相并联型有源电力滤波器是一个耦合的非线性系统。首先根据基尔霍夫定律建立系统的周期平均模型,然后在平衡流形领域重构系统状态,基于逆系统方法对重构后的系统模型进行反馈线性化,得到解耦的伪线性系统。最后针对该伪线性系统采用线性二次型最优控制方法设计了满足一定性能指标的控制器。通过仿真实验,验证了该控制器不仅可以保证闭环系统稳定,同时还具有良好的动态补偿效果。仿真结果证明了文中所提方法的正确性和有效性。     

基于精确线性化算法的TCR—TSC型SVC控制器设计

对具有TCR—TSC型SVC的单机无穷大电力系统构建了仿射非线性系统的数学模型,利用状态反馈精确线性化原理将原非线性系统转化成完全可控的线性系统。在系统的最优二次型控制指标下设计出了满足系统的最优控制规律的控制器。最后通过对比仿真,验证了所设计出的非线性最优控制器的正确性和有效性。     

基于逆系统方法的单相并联APF控制策略研究

单相并联型有源电力滤波器是一个耦合的非线性系统.首先根据基尔霍夫定律建立系统的周期平均模型,然后在平衡流形领域重构系统状态,基于逆系统方法对重构后的系统模型进行反馈线性化,得到解耦的伪线性系统.最后针对该伪线性系统采用线性二次型最优控制方法设计了满足一定性能指标的控制器.通过仿真实验,验证了该控制器不仅可以保证闭环系统稳定,同时还具有良好的动态补偿效果.仿真结果证明了文中所提方法的正确性和有效性.     

基于逆系统方法的汽轮发电机综合控制器

采用多变量非线性控制的逆系统理论分析了汽轮发电机励磁与汽门系统的可逆性,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两个独立的SISO线性化积分型子系统,然后基于线性系统理论设计了综合控制器。研究结果表明,该控制策略实现了励磁控制与汽门调节的动态解耦,应用该方法要显著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．     

基于广域信息的非线性全局综合控制器

随着同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用,开展基于广域测量系统(WAMS)的广域控制的研究具有重要的理论和实际意义。由于电力系统稳定问题本质上具有全局性,因此在电力系统的控制规律中引入广域信息可进一步改善系统的动态性能,提高系统承受大扰动的能力。该文采用全系统惯性中心坐标,以发电机转子角距离稳定平衡点最近为控制目标,以汽轮发电机组励磁电压与汽门为被控对象,应用非线性控制的逆系统理论分析了多机系统中励磁与汽门系统的可逆性,并设计了基于广域信息的非线性全局综合控制器,实现了"局部控制,服务全局"的控制策略。通过4机系统的数字仿真对比了该非线性全局综合控制器与常规PID控制器、非线性分散综合控制器的控制效果,结果表明,基于广域信息的非线性全局综合控制器更能减小系统的过渡时间、振荡次数及振荡幅度,更能增加系统的故障临界切除时间,增强系统的暂态稳定性。     

基于逆系统理论的飞机自动着陆控制系统仿真分析

飞机自动着陆系统是现代飞行控制系统的重要组成部分。为解决飞机的精确定位问题,本文采用非线性逆系统方法对飞机自动着陆系统进行控制。通过状态变换输出与输人间的线性关系使飞机原非线性方程反馈线性化,使原非线性系统解耦为一个一阶和一个二阶线性系统,并设计了神经网络控制器。仿真研究结果表明,基于非线性逆系统的神经网络滑模控制器方法能较好实现飞机自动着陆系统的有效独立控制。     

基于广域信息的非线性全局综合控制器

随着同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用,开展基于广域测量系统(WAMS)的广域控制的研究具有重要的理论和实际意义。由于电力系统稳定问题本质上具有全局性,因此在电力系统的控制规律中引入广域信息可进一步改善系统的动态性能,提高系统承受大扰动的能力。该文采用全系统惯性中心坐标,以发电机转子角距离稳定平衡点最近为控制目标,以汽轮发电机组励磁电压与汽门为被控对象,应用非线性控制的逆系统理论分析了多机系统中励磁与汽门系统的可逆性,并设计了基于广域信息的非线性全局综合控制器,实现了"局部控制,服务全局"的控制策略。通过4机系统的数字仿真对比了该非线性全局综合控制器与常规PID控制器、非线性分散综合控制器的控制效果,结果表明,基于广域信息的非线性全局综合控制器更能减小系统的过渡时间、振荡次数及振荡幅度,更能增加系统的故障临界切除时间,增强系统的暂态稳定性。     

逆系统方法在电力系统综合控制中的应用

将多变量的逆系统方法用于大型汽轮发电机组的综合控制,综合考虑了励磁控制和汽车门开度控制。基于逆系统思想选取功角δ和发电机输出电压νt作为电力系统的输出,获得了电力系统α阶积分逆系统,由此设计了非线性解耦最优控制律,以同时提高系统的综合性能。计算机仿真结果表明,所设计的控制律可有效地搞高发电机的稳定性和电压精度。     

基于超导储能装置的配电网谐波与电压凹陷补偿技术

针对非线性冲击负载引起的电压凹陷大、电网谐波比重大和功率因数低等电能质量问题,提出了一种基于超导储能技术的三相电压源型变流器(voltage source converter,VSC)反馈伪线性化控制方法。在三相VSC数学模型中使用逆系统,达到直流电容、电压和无功电流的完全解耦,并构造出伪线性系统。设计了斩波器的电流调节控制系统,充分发挥了超导储能的续流能力。设计了内电流环控制器,解决了诸多电能质量问题,并对VSC容量进行最优整定。     

大型光伏储能电站与同步发电机励磁的非线性协调控制策略

在大规模光伏储能电站接入系统的容量和比重不断增加的情况下,光伏电站应具备一定的电压和功率调节能力来支撑电网的稳定运行。以大型光伏储能电站接入的多机电力系统为研究对象,推导其微分代数系统结构模型,提出了采用光伏储能电站逆变器与同步发电机励磁协调来提高系统稳定水平的非线性控制策略。该策略避免了不同控制器单独设计造成的配合不协调问题,同时可以对电压和有功等多个目标量进行控制。由于采用非线性设计方法,控制器可在大范围适用而不局限于设计点附近。仿真结果表明,所设计的控制器可以有效提高系统的电压和功率调节能力,保障系统安全稳定运行。     

TCIPC提高系统稳定性的逆系统方法最优控制

可控相间功率控制器(TCIPC)对电力系统潮流控制,提高线路输送能力具有一定的作用,在研究可控相间功率控制器(TCIPC)基本原理的基础上,分析了电感、电容支路对带TCIPC联络线传输功率的控制特性,进行了TCIPC提高系统暂态稳定性的机理分析。基于逆系统方法,将含调谐型TCIPC的非线性电力系统线性化,构造出一个伪线性系统,并且依据线性二次型调节器(LQR)最优控制理论推导出TCIPC的非线性控制规律。搭建了带调谐型TCIPC的单机无穷大系统简化模型进行仿真。仿真结果验证了采用逆系统方法设计的控制策略可以在系统发生大干扰后具有良好的控制性能,能够达到提高电力系统暂态稳定性的作用。     

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。     

高压直流输电系统中换流器的非线性控制及仿真研究

关于高压直流输电系统中换流器整流侧定功率、逆变侧定关断越前角的控制问题,针对三阶非仿射非线性的系统模型,基于偏差线性化控制方法,设计了线性二次型最优控制器;基于多变量非线性控制的逆系统方法,设计了非线性反馈线性化控制器。利用Matlab/Simulink进行仿真实验,对系统存在状态初值扰动情况时,比较两种控制策略下系统的动态性能。仿真结果证明了非线性控制策略的优越性,表明了文中所提方法的可靠性和有效性。     

单相级联H桥整流电路非线性控制策略

针对电力电子牵引变压器输入级单相级联H桥(CHB)整流电路的非线性及扰动工况,提出一种基于静止坐标系的非线性优化控制策略。根据系统仿射非线性模型及微分几何理论,提出基于部分反馈线性化的零动态设计方案,对其线性部分采用二次型最优方法以确定反馈增益,并引入谐振环节以实现零相差跟踪;对于零动态则采用基于扩张状态观测器的自抗扰控制策略,以提高系统在负载大范围扰动时的控制品质。实验结果表明,该控制策略能提高CHB系统在电网电压及负载扰动时的动态响应速度,保证网侧电流及直流电压快速稳定调节,同时使网侧在单位功率因数下运行,各模块直流电压均衡。