应用T-S模糊方法对铁磁谐振过电压的混沌抑制

抑制和控制铁磁谐振过电压对实现智能电网中重要的"自愈"功能具有重要的意义。为此,运用非线性动力学理论于抑制中性点接地系统所发生的具有混沌效应的铁磁谐振。通过分析铁磁谐振电路所表现出的混沌特性,并针对电力系统中参数无法完全已知的限制,首次提出建立谐振系统的T-S模糊模型,制定合适的模糊规则,并应用平行分布补偿法设计模糊控制器来抑制铁磁谐振过电压,以达到迅速控制的良好效果。另外,通过Lya-punov理论验证了该控制器符合系统稳定性要求。仿真结果也验证了该方法的有效性,同时克服了传统方法对参数完全精确已知的限制。     

用参数不匹配混沌系统的脉冲同步方法抑制铁磁谐振过电压

根据非线性动力学理论和铁磁谐振的特性,提出一种新的抑制铁磁谐振的概念——用同步脉冲控制理论使过电压系统与正常工作的系统同步。通过Matlab软件仿真计算,表明该方法能有效实现谐振系统与正常系统的快速同步,大幅降低控制能量,并突破以往研究仅抑制混沌形态过电压的局限。同时,首次应用ATP-EMTP软件对采用脉冲抑制铁磁谐振的方法进行仿真,仿真结果同样验证了该理论的有效性。     

中性点接地系统铁磁谐振非线性动力学分析

为了有效地抑制电力系统中铁磁谐振经常发生并严重威胁系统运行安全的复杂现象,应用非线性动力学中相平面、庞加莱截面、Lyapunov指数等方法分析了一典型110kV变电站中由断路器均压电容、系统设备对地电容及电磁式电压互感器铁心电感构成的铁磁谐振电路。通过对不同参数条件下系统中出现的基频谐振、分频谐振及混沌谐振的计算分析,可知应用非线性动力学相关理论及分析方法研究铁磁谐振现象,可确定不同谐振类型及其谐振区域。该法也将为深入理解系统铁磁谐振物理机理,有效防治铁磁谐振提供理论依据。     

铁磁谐振过电压混沌振荡的理论研究

在中性点直接接地电力系统中,建立铁磁谐振过电压的数学模型,对该模型的异宿轨道进行计算,在此基础上运用Melnikov方法计算该系统的混沌阈值,即铁磁谐振过电压振荡发生的参数区域及混沌产生的条件,并深入探讨其周期解的存在性,为有效控制和消除过电压,抑制过电压中的混沌现象提供理论依据.     

基于分数阶微积分变压器模型的铁磁谐振混沌系统分析

铁磁谐振是一种复杂的电力系统故障,短时间内能造成电力系统设备过电压烧毁,由于小水电的特性,其接入可造成局部电力系统的谐振现象。为了研究铁磁谐振的触发条件以及其表现,需要获取精确的模型,而分数阶微积分在此具有无可比拟的优势。通过分数阶微积分建立了分数阶铁磁谐振模型,利用混沌理论对其非线性动力学行为进行分析,利用模拟电路仿真证明了混沌的真实存在性,文中结果证明铁磁谐振线路在特定参数下会进入混沌状态,对电力系统产生巨大威胁,具有实际意义。     

实测铁磁谐振时间序列的非线性动力学分析

在仅有实测单一电压时间序列的情况下,为准确识别出电力系统铁磁谐振类型,运用坐标延迟方法重构与原系统拓扑意义上等价的相空间。采用相平面、庞加莱截面和关联维数3种基于重构相空间的非线性动力学分析工具表达电压时间序列的运动特征,由此识别其所属的铁磁谐振类型。对3例典型的中性点不接地系统电磁式电压互感器铁磁谐振实测时间序列进行了动力学特征分析。其中两例时间序列的相平面轨迹、庞加莱截面均呈现周期运动特性,关联维数估计值分别为1.015 0±0.003 9、1.006 1±0.000 6,由此判别它们作周期运动;另一例时间序列的相平面轨迹、庞加莱截面均未呈现周期或准周期运动特性,关联维数估计值为2.300 2±0.061 2,由此判别其作混沌运动。实测电压时间序列受到多种因素的影响,综合以上3种分析方法所表达的特征,对所发生的铁磁谐振类型作出的判断更准确和更有说服力。     

110kV变电站铁磁谐振混沌现象的追踪控制与同步

基于系统稳定性理论的基础上,采用追踪控制与广义投影同步方法设计非线性反馈控制器。对110 kV变电站时常发生的铁磁谐振过电压混沌现象进行抑制。研究结果表明,该方法能够较快地实现同结构或异结构系统之间的混沌控制与同步。     

互感器铁心损耗非线性对铁磁谐振混沌特性影响研究

铁磁谐振是电力系统中一种常见的复杂的非线性现象,针对中性点直接接地电力系统的铁磁谐振混沌特性进行了深入研究.针对互感器实时铁心损耗的非线性特性,利用一个三次多项式来拟合铁心损耗,通过对比研究发现当引入非线性铁心损耗后系统发生混沌震荡的激励电压区间变窄,系统暂态过程也相应缩短,EMTP仿真实验进一步说明了理论分析的正确性.     

基波铁磁谐振理论分析及实验验证

基波铁磁谐振频繁发生于电力系统中,严重威胁电力系统的安全稳定运行。首先利用理论分析方法研究了典型铁磁谐振电路的基波铁磁谐振,用非线性曲线描述了非线性电感的饱和特性,并考虑了回路电阻对谐振的影响;在仅考虑基波分量的情况下,根据理论推导结果得出系统各参数对铁磁谐振的影响,并给出了各参数导致系统发生谐振的临界值求解方法;最后利用实验验证了理论分析中电源电压对铁磁谐振影响的正确性。研究结果表明:该方法能够很好地分析基波铁磁谐振及其影响因素,铁心损耗越小,电源电压越高,回路电阻越小,回路电容越小,系统发生谐振的可能性越大。     

基频铁磁谐振的理论及仿真研究

基频铁磁谐振频繁发生于电力系统之中,严重威胁电力系统的安全稳定运行.本文利用理论分析方法研究了典型铁磁谐振电路的基频铁磁谐振,用非线性曲线表达式描述非线性电感的饱和特性,并考虑了回路电阻对谐振的影响,给出了求解各参数导致系统发生谐振的临界值的方法,并利用实验的方法验证了理论分析中电源电压对铁磁谐振影响的正确性.研究结果表明:该理论分析方法能够很好地分析基频铁磁谐振及其影响因素,为合理设计电力系统参数提供有力的依据;铁芯损耗越小,电源电压越高,回路电阻越小,回路电容越小,系统发生铁磁谐振的可能性越大.     

Chaotic oscillations control in the voltage transformer including nonlinear core loss model by a nonlinear robust adaptive controller

In this paper, control of chaos is done in presence of ferroresonant oscillations in a voltage transformer with nonlinear model of core losses. In order to control the chaotic oscillations, nonlinear adaptive approach is employed. Moreover, a Time Delay Feedback Controller (TDFC) is implemented to stabilize Unstable Periodic Orbits (UPOs). Also multiple scales method to analyze chaotic behavior and types of fixed points in ferroresonance occurrence at voltage transformers considering different types of core loss models is applied. In the literature ferroresonance phenomenon in voltage transformers is proved to be classified in chaotic dynamics systems. In this contribution, chaos occurs in the system from a sequence of Period Doubling Bifurcation (PDB). This phenomenon consists of different types of bifurcations such as Period Doubling Bifurcation (PDB), Saddle Node Bifurcation (SNB), Hopf Bifurcation (HB) and chaos. Dynamic analysis of ferroresonant circuit is performed using bifurcation theory. bifurcation diagrams and phase plane diagrams are illustrated using a continuation method for linear and nonlinear core loss models. For analyzing ferroresonance phenomenon, Lyapunov exponents are calculated using multiple scales method and feigenbaum numbers are obtained. Bifurcation diagrams illustrate variation of parameter control and as a result chaos is created and increased in the system.     

A new approach to eliminating of chaotic ferroresonant oscillations in power transformer

Ferroresonance is a complex phenomenon, which can result in thermal and electrical stresses on power system equipments. It can also cause chaotic oscillations in power system. In this paper, a new method is proposed to restrict and damp ferroresonant oscillations, which is based on a new of fault current limiter (FCL). In this method in order to restrict chaotic ferroresonance oscillations, a kind of fault current limiters (FCL) is used which has been used to restrict unwanted high current flow in power system before.To study the ferroresonance nonlinear dynamics, in this paper, the chaos theory is used. By using this theory, the changes in system parameters which can cause chaotic ferroresonant oscillations, can be reviewed and analyzed in details. The behavior of the system during ferroresonance occurrence, with and without using proposed FCL, is discussed in bifurcation and phase plane diagrams. By using these diagrams, the behavioral changes of the system can be easily seen in two cases. The simulation results strongly show the effectiveness of using the proposed FCL for restricting the ferroresonant oscillations.     

Elimination of chaotic ferroresonance in power transformer by ISFCL

Ferroresonance occurrences as one of the complex phenomena in power system not only lead to unwanted thermal and insulation problems, but also can cause chaotic oscillations. In this paper, a new method is proposed to eliminate and damp ferroresonant oscillations. Hence, a kind of inductive superconducting fault current limiters (ISFCL) is applied to eliminate chaotic ferroresonance oscillations alongside utilizing the current limiting ability of ISFCL. With regard to that ferroresonance is classified as nonlinear dynamics, chaos theory is applied. By using this theory, changes in system parameters which occur chaotic ferroresonant oscillations, can be better investigate and analyze. Behavior of the system, with and without ISFCL, is shown in bifurcation and phase plane diagrams. Behavioral changes of the system can be easily seen in these diagrams. Obtained results strongly show effectiveness of using this method for eliminating and damping ferroresonant oscillations.     

避雷器对具有混沌效应铁磁谐振过电压的影响

铁磁谐振是一种具有显著非线性动力特征的电磁现象.电力系统中存在着许多非线性元件,电力系统运行方式变化及系统设备的操作都可能激发铁磁谐振.它产生的长时间的过电压和过电流给电力系统安全带来巨大威胁.应用基础数学理论研究铁磁谐振可为其预防和抑制提供数学理论依据.为此,利用分岔图,相平面图等数学工具首次研究了并联金属氧化物避雷...     

直驱型波浪发电系统的混沌运动及反步滑模变控制

为研究直驱式波浪发电系统的混沌现象及混沌控制问题,根据直线电机双轴数学模型,将系统转化为类Lorenz混沌方程。通过数值法计算最大Lyapunov指数谱,证明在特定参数和工况下,电机系统会出现混沌运动。通过构造状态反馈解耦,降低混沌系统阶数。采用反步法构造虚拟控制量,针对虚拟控制量设计滑模控制器,构造控制律进行混沌控制,提出反步滑模变控制方案。稳定性分析中,根据Lyapunov稳定性理论,证明了系统的全局一致渐进收敛。仿真结果表明,所设计反步滑模变控制器能使直线电机系统迅速脱离混沌状态,在抑制传统滑模控制中抖振现象的同时,保留了滑模变结构的强鲁棒性,具有一定的优越性。     

基于混沌控制的局部放电周期性脉冲干扰抑制方法

识别并抑制周期性脉冲干扰是局部放电在线监测的重要环节.由于脉冲波形可能发生畸变,使基于相关、聚类分析的脉冲分类算法在实际应用中参数设置困难甚至算法失效.文中将混沌控制理论应用于局部放电在线监测中,提出了抑制周期性脉冲干扰的混沌算法.该算法利用周期性脉冲干扰的先验知识,设置适当的周期参数扰动来控制Duffing-Homes混沌振子系统,实现对检测信号中的周期性脉冲干扰的精确估计和抑制.实验表明,特定的混沌系统可准确、快速地识别周期性脉冲干扰信号并予以抑制,而对局部放电脉冲信号无任何影响.     

Chaotification of unknown linear and nonlinear systems with applications

A new chaotification method (chaos anti-control) of dynamical systems, which have unknown parameters, is proposed in this paper. The method is based on tracking reference models, through a control law that chaotifies a class of non-linear systems, linear in the control and fully state feedback linearizable. Besides, adaptive laws for control parameters are derived that guarantee the stability of the resulting adaptive system and the convergence of the tracking error to zero. The proposed method has two possible approaches: indirect and direct. Finally, the proposed scheme is applied to secure communications, by means of encrypted information transmission and reception of a message in a chaotic system.     

连续时间线性稳定系统的混沌反控制

针对连续时间线性稳定系统跟踪任意混沌系统的实现方法，基于自适应控制策略，设计了自适应控制器，使连续时间线性稳定系统的动态轨迹跟踪任意给定的混沌系统的动态轨迹，从而实现连续时间线性稳定系统的混沌化，并基于Lyapunov稳定性理论，证明了自适应控制器设计的正确性。以二阶连续时间线性稳定系统跟踪Duffing混沌系统和三阶连续时间线性稳定系统跟踪Lorenz混沌系统为例，说明了该方法的设计过程。仿真结果表明了该方法的有效性。     

解耦自适应反步法永磁直线同步电机混沌控制

针对永磁直线同步电机运行过程中存在的混沌动态行为,构建电机混沌模型,编写程序,计算其任意参数下的最大Lyapunov指数.通过分析电机的混沌动态特性,构造状态反馈解耦,降低混沌系统阶数.基于永磁同步电机的状态反馈解耦模型设计反步法混沌控制器.针对系统中可能含有的不确定性参数,提出解耦模型下的自适应反步法混沌控制,构造虚拟控制量,设计控制律,实时跟踪预测系统参数.为使系统状态快速稳定收敛至零点,构造Lyapunov方程进行稳定性分析.仿真结果表明,所提解耦自适应反步法能使永磁同步电机混沌系统快速恢复到稳定运行状态,鲁棒性强,响应速度快、控制精度高.