基于李亚谱诺夫稳定性的预测控制器设计及其应用研究

预测控制对具大惯性、大滞后特性的工业过程具有优良的控制性能，但是目前已有的预测控制方法大多数是基于极小化某一性能指标的优化方法，因而存在稳定性分析困难。难以实现控制算法的稳定性设计的问题，阻碍了预测控制在电力企业热工过程控制中的推广应用，为此，文基于李亚谱诺夫稳定性理论，将该算法应用于单元机组过热汽温控制进行仿真研究，并与广义预测控制（GPS）方法进行比较，结果表明基于李亚普诺夫稳定性的预测控制方法是有效的。其控制性能明显优于常规的广义预测控制。     

基于虚拟矢量优选的FCS-MPC稳定性策略研究

为了提高并网逆变器有限集模型预测控制(FCS-MPC)方法中的稳定性问题，研究了基于Lyaponov准则的并网逆变器有限集模型预测控制大信号稳定性方法。首先建立数学模型，分析参数变化对预测误差的影响和大扰动导致的稳定性问题，接着提出采用虚拟电压矢量的Lyapunov控制器的有限集模型预测控制稳定性策略。利用Lyapunov控制器并结合考虑稳定性约束的目标函数增强系统抗扰动能力，虚拟电压矢量满足Lyapunov稳定性需求，同时改善控制性能，并设计有限集选取策略减少计算量。仿真和实验验证了所提方法在扰动及参数变化情况下控制性能和抗干扰能力。     

有源电力滤波器预测电流控制及稳定性分析

为补偿有源电力滤波器的控制延时,提出了一种基于横向滤波器的参考电流预测算法。该算法采用基于Widrow-Hoff学习算法的横向滤波器预测下一控制周期参考电流,结合空间矢量脉宽调制方法,实现APF预测电流控制。本文建立了预测电流控制的APF系统等效结构,将稳定性分析分解为电流预测算法稳定性和SVPWM稳定性两部分。通过Lyapunov函数分析参考电流预测算法的稳定性,根据SVPWM调制的APF闭环传递函数分析SVPWM部分的稳定性。APF的长期稳定运行结果证明了预测电流控制的有效性及APF稳定性分析的正确性。     

电力系统计算机在线稳定的预测控制

本文提出了提高电力系统暂态稳定性的预测和预测控制的方法。当系统中大扰动发生前后,以对发电机电磁功率的实时测量为依据来计算和预测发电机功角的变化趋势,并根据预测的结果,进行超前控制,使功角快而稳地达到平衡状态,有效地提高了电力系统的暂态稳定性。通过数字仿真,证实了本文提出的方法的合理性和可行性。     

GPS同步时钟用于电力系统暂态稳定控制的初步研究

本文提出了一种新的全局性的暂态稳定控制方法，它利用基于ＧＰＳ同步时钟的相量测量单元来测量各发电机的转子角度，并用它们来预测系统未来的摇摆情况，当预测出系统将失去稳定时进行切机控制以保持暂态稳定性。     

预测控制进展及其应用研究

本文探讨了预测控制理论的发展和现状，主要包括预测控制系统的稳定性、鲁棒性等性能以及对非线性系统的研究。分析了当前预测控制在工业控制领域中的发展、应用的现状和今后的发展方向。     

基于重复观测器的PWM整流器无差拍控制

无差拍控制的PWM整流器,其电流稳定性受控制延时以及交流电流采样通道低通滤波器的影响,文中对其影响机理进行了详细的分析,讨论了开环电流预测方法的预测精度及其由误差引起的电网电流畸变问题,提出了采用基于重复控制思想的状态观测器对电网电流进行预测的方法,以达到提高电网电流预测精度的目的。给出了重复观测器的设计方法并对其稳定性进行了分析。实验结果表明,该算法可有效减小电网电流预测的误差,改善PWM整流器无差拍控制的性能。     

基于模糊建模的非线性鲁棒模型预测控制

针对离散不确定模糊模型，提出了一种鲁棒非线性模型预测控制方法，导出了预测性能指标上界，将稳定性约束，输入约束和输出约束变换成容易求解的线性矩阵不等式（LMI）形式，从而将非线性模型预测控制Min-Max优化问题变换成具有线性矩阵不等式约束的广义特征值问题（GEVP）。对于采用的状态反馈预测控制器，讨论了滚动时域优化的可行性，证明了闭环系统的鲁棒稳定性。仿真结果表明了控制器的有效性。     

过热汽温的稳定自适应预测函数控制

针对火电厂锅炉过热蒸汽温度的动特性设计了一种基于Laguerre模型的稳定自适应预测函数控制器。通过对闭环系统状态方程的稳定性分析，依据Lyapunov稳定性定理得到了控制系统稳定的必要条件。对于不同负荷情况下模型发生跳变所引起的不稳定，该文提出一种衰减因子补偿校正方法，并使用混沌算法在线寻优调节衰减因子，提高了控制品质。仿真研究中根据多模型切换性能指标函数来判断模型跳变，当负荷变化时，在线辨识模型参数，得到较好的控制结果，证明该算法的有效性。     

永磁同步电机转子位置的级联预测控制

预测控制是一种使被控对象获得良好动态性能的控制方法。该文通过使用时间乘绝对误差积分准则等性能指标,分析对比基于电流模型预测和转速预测的永磁同步电机(PMSM)转子位置控制系统的性能,提出一种两级级联结构的预测控制策略,兼顾永磁同步电机位置伺服控制系统稳定性和快速性的要求。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性和级联预测控制在伺服刚度方面的优势。     

基于改进的势能界面判据实时预测电力系统稳定性

提出了一种电力系统实地快速的暂态稳定预测分析方法，该方法由实测和预测分析相结合，取代了传统暂稳分析方法中的解析推理，基于同步多参量测量装置实时采集和测量得到的数据，利用时差方法（TD法）与具有遗忘因子的BP算法相结合的混合算法直接对这些时间序列数据进行多步预测，导出了利用这些预测的状态量数据的多机系统失步快速预测判据及计算公式，给出了失步预测的构成方案，多种故障条件下的模拟计算结果表明：系统呈现首摆失稳模式时，失步预测方案给出的稳定边界与使用全部状态量离线数值积分计算所得稳定边界相一致。     

广域测量技术在电力系统分析及控制中的应用综述

综述了广域测量系统(wide-Area Measurement System,WAMS)在电力系统稳态分析、全网动态过程记录和事后分析、电力系统动态模型辨识和模型校正、暂态稳定预测及控制、电压和频率稳定监视及控制、低频振荡分析及抑制、全局反馈控制、故障定位及线路参数测量等方面的应用.通过这些应用可以看到,WAMS给电力系统分析与控制提供了新的视角和解决方法,值得深入研究.     

一种变结构的时间序列预测算法及其在电力系统暂态稳定预测中的应用

针对电力系统机电暂态过程存在首摆失稳和多摆失稳的特点 ,提出了一种变结构的时间序列预测算法 ,即针对不同的失稳模式采用不同结构的预测算法。利用多项式与智能动态修正相结合实时快速预测发电机的功角 ,若预测功角的多项式不存在极值点 ,即为首摆失稳 ,可终止预测过程 ;多摆失稳是利用同步多参量测量装置实测的数据和多项式预测功角的结果 ,提出的一种基于相邻实际输出之间差别驱动的TD算法与具有遗忘因子的改进BP算法相结合的混合算法 ,并用该算法对电力系统机电暂态过程的不平衡功率和功角的时间序列进行了多步预测。预测结果表明 ,该算法是有效和可行的 ,达到了满意的精度 ,克服了采用多项式或自回归方法预测时存在较大误差的弊病     

启发式电力系统暂态稳定裕度在线评估方法研究

本文定义了一个能综合反映电力系统特定结构和运行方式下整体暂态稳定水平的连续指标：综合临界切除时间。结合知识库,模糊逻辑推理和综合技术,本文提出了一种能以较高精度在线估计ＧＣＣＴ值的暂态稳定估计方法。     

基于电力系统同步多参量测量的自记忆轨迹预测算法

基于大气运动自记忆预测方法,导出了使用历史观测的多状态量预测电力系统微分方程中某一状态量的自记忆数值预测计算公式,并提出了基于广域测量系统的电力系统功角综合预测方案。该方案在每一采样时刻首先基于临界机组不平衡功率的拟正弦特性使用正弦三角函数滚动预测临界机组不平衡功率的变化,然后使用多个同步状态量的自记忆预测公式预测临界等值机组的角速度和功角。IEEE145节点系统和某省网实际系统仿真结果显示该方案具有精度高和稳定性好的优点,其能够稳定可靠地预测未来0.4s系统轨迹的变化。     

基于外部观测的电力系统暂态稳定性实时预测和控制方法

基于外部观测的思想，本提出了一种新的预测电力系统暂态稳定性的方法，在此基础上进一步提出了暂态稳定紧急控制的原理和算法。本所提出的方法简单，概念清楚，只需采集少量电磁功率，不需预先知道系统的网络结构和参数，能准确反映系统的真实运行情况。通过对两个实际系统的仿真结果表明，本方法的预测和控制结果准确有效。     

特高压直流分层接入下交直流系统中长期电压稳定协调控制

与传统特高压直流单层接入方式相比,分层接入方式从电网结构上改善了交流系统对多馈入直流系统的接纳能力和电压支撑能力,在潮流分布与控制上更加灵活、合理。为了充分利用分层接入直流系统快速功率调节能力,避免或减少中长期电压失稳过程中切负荷造成的经济损失,文中提出一种特高压直流分层接入下的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,基于直流分层接入系统准稳态模型,推导了不同直流控制方式下换流母线电压对分层接入直流逆变器传输功率的灵敏度解析表达式,并建立交直流系统电压轨迹预测模型。综合考虑直流电流和高、低端逆变器熄弧角的调制,基于预测轨迹构建协调电压控制的滚动优化模型,对直流分层注入功率和交流系统各电压控制手段进行协调控制。对山东电网规划系统的仿真分析表明,所提方法能够有效协调直流传输功率在交流电网中的分配,提高了系统电压稳定性并减少了切负荷损失。     

Prediction Interval Estimation of Demand Curve in Electric Power Distribution System

In a distribution line, power system control and power equipment investment are planned based on a measured power system current. However, recently the mass introduction of photovoltaic (PV) make it difficult for us to precisely measure the demand curve that is a current consumed by electrical equipment because the reversal power flow from PV systems is superposed. Therefore, the prediction of demand curves of distribution line is indispensable for power system management. In addition, it is also necessary to estimate the reliability of the predicted values as well as predicted current itself. In this paper, we propose the estimation method of the prediction interval that is the index of reliability based on the past demand curve database. The feature of the proposed method based on Just‐In‐Time (JIT) modeling make it possible for us to accurately estimate the prediction interval by the normalized database of demand curve. In this paper, some numerical examples are presented, which demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

采用周期轨Poincaré映射的非线性电力电子系统小干扰稳定性分析

拓扑结构切换、占空比控制方法和非线性元件均可使电力电子系统具有非线性特性,因此其小干扰稳定问题属于微分方程周期轨的稳定问题。由于状态空间平均法误差较大、难以预测分叉,而数值仿真法物理概念不清晰,因此,提出了基于梯形积分法的非线性电力电子系统周期轨稳定性分析方法。利用梯形积分法描述系统占空比方程和每阶段的非线性状态方程,由隐函数求导法和链式求导法计算周期轨Poincaré映射的雅可比(Jacobian)矩阵,提出了系统稳定裕度指标,建立了基于周期轨Poincaré映射的非线性电力电子系统小干扰稳定性分析方法。该方法能够克服小干扰稳定传统分析方法的困难,揭示非线性电力电子系统失稳的动力系统机制。仿真分析验证了算法的有效性。     

基于广域测量系统的在线电压稳定预测指标的应用

基于相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)为在线电压稳定估计提供了新的思路和方法。采用π型支路模型,利用同步测量数据推导了可用于高压电网的支路在线电压稳定指标,从物理意义层面将该指标解释为虚拟有功裕度指标IVAM,并提出了一种改进的考虑某一断面IVAM变化趋势的实时电压稳定预测指标。IEEE14节点算例和某省实际电网算例验证了该指标的准确性。改进的电压稳定预测指标算法结构简单、准确度高,便于实现在线应用。