基于广义哈密顿系统理论的汽轮调速器分散无源控制

提出了一种预置功角反馈的方法，推导出多机系统汽轮机调速系统的广义受控哈密顿系统模型，进而在哈密顿结构的基础上进行无源化控制器的设计。控制策略的所有变量都是本地可量测的，只与本机组的状态量有关，与其他机组的状态量和输电网络的参数无关，因而具有分散性。4机系统仿真结果表明，该控制规律可以提高电力系统的暂态稳定性和动态性能。     

分散非线性最优励磁控制及工业装置设计

大型发电机组的励磁控制是改善电力系统动态品质和增强稳定性和最有效的技术手段之一。作者首次系统地微分几何方法，建立了电力系统仿射非线性模型并设计出非线性最优励磁控制器，本文首先从理论上解决了以下问题：在一个多机系统中，如何得到励磁控制策略？该策略具有：一、最优性；二、分散性，即仅依靠局量测来实施控制；三、独立性、四、有效性。随后依据上述成果，设计出具有优异性能的ＧＥＣ－１型非线性励磁控制装置。最后将     

高压直流换流站分散鲁棒自适应控制器的设计

针对高压直流输电系统(HVDC)，提出了一种换流站的分散鲁棒自适应控制器的设计方法。设计中引入自适应非线性阻尼项来抑制系统非线性不确定参数和未知有界干扰的影响，同时采用反演设计方法来克服控制器设计的复杂性，最后获得高压直流输电系统换流站的分散鲁棒自适应控制策略的一般表达式，并提供了整个系统的稳定性证明。所得控制器仅利用本地测量量实现，控制策略具有分散性和适应性。通过NETOMAC数字仿真，仿真结果证明该控制器比常规的PI控制器具有更好的控制效果。     

非线性励磁控制中输出函数对系统性能的影响

发现在进行非线性系统的非线性控制设计时，状态方程中输出函数的选取对线性化以后系统状态方程的形式有很大的影响，进而影响到所设计的控制器性能。在此研究结果的基础上，改进了电力系统非线性控制器的设计方法，可以在统一的非线性控制设计框架下同时对多个状态量的性能指标提出要求，兼顾受控系统多个状态量的响应特性，使系统的动态性能和静态性能能够很好地协调，实现高性能的非线性控制。将改进的设计方法应用于发电机组的励磁控制，采用逆系统非线性控制原理设计了一种具有综合性能指标的非线性励磁控制规律。将所设计的多指标非线性励磁控制律用于单机无穷大电力系统的同步发电机组中进行仿真实验，其结果表明所提出的控制器不仅能明显地提高发电机的动态稳定性，而且能准确地将发电机的端电压控制在其给定值上运行，不会因受扰而发生偏移。     

利用SSSC阻尼电力系统低频振荡

提出了一种改进的装有静止同步串联补偿器（SSSC）的单机、多机系统Phillips-Heffron模型，并由此得出了SSSC在单机、多机系统中能够抑制低频振荡的理论依据。通过重新构建控制量的方法，得到了装有SSSC的单机系统仿射非线性方程，进而应用非线性变换与非线性反馈理论求解SSSC的非线性控制策略。结合最优控制理论，得到了单机系统SSSC非线性最优控制策略，并将其应用于提高系统阻尼。基于实时数字仿真（RTDS）的仿真结果，证实所做理论分析的正确性以及所提出的非线性控制策略的有效性。     

基于Lyapunov稳定性理论的发电机非线性励磁控制研究

将Lyapunov稳定性理论用于电力系统的非线性励磁控制，推 导了实用的发电机非线性最优励磁控制规律。通过理论分析、计算机仿真和动模实 验，证实了该控制方式具有较强的鲁棒性，在系统参数或运行状态变化时都具 有良好的控制效果。而且，励磁控制规律的获得不必经过繁杂的数学推导，易 为工程技术人员所掌握，具有明显的实用价值。为电力系统的励磁控制研究开 辟了一条新的途径。     

自抗扰控制器在并联型有源滤波器中的应用

详细介绍了自抗扰控制器的原理与结构，并将其应用在并联型有源电力滤波器中。根据自抗扰控制器的原理，文中将系统内部模型的不确定性与系统的外部不确定性统一视为系统的未知干扰，通过扩张状态观测器来估计，然后利用非线性反馈控制律进行补偿，使系统的控制律仅与系统的给定输入和输出有关，减少了控制过程中的检测量，将复杂的控制过程加以简化。通过参数的选取，在系统的仿真中获得了良好的控制效果，证明了控制策略的可行性，同时通过参数的改变，验证了该控制方法具有很强的适应性和鲁棒性。     

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组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，应用该方法可显著提高电力系统的暂态稳定性。     

电力系统暂态稳定励磁和快关汽门综合非线性控制

在Zaborsky提出的电力系统观测解耦状态空间模型的基础上，进一步考虑励磁和调速系统的 作用，建立了适合于暂态稳定综合控制的数学模型，并导出了励磁和快关汽门综合非线性最 优变目标控制规律。这种控制策略首先按最大能量耗散原理确定控制目标，然后才驱动系统 到达所希望的稳定平衡点。该控制策略仅需获得局部信息，能形成闭环反馈控制，因此容易 在线实现。用一个4机6母线系统进行数字仿真，验证了该控制策略的有效性。     

水轮机调速器的智能非线性PID控制

将PID控制、非线性控制、仿人智能控制相结合，提出了一种智能非线性PID控制器，并讨论了其结构和算法。它在大误差时采用强比例、弱积分，小误差时采用弱比例、强积分控制，具有参数自适应和结构自组织的特点。对水轮机控制系统的仿真，智能非线性PID控制器具有响应速度快、超调量小的特点，可有效地改善水轮机调速系统的动态性能和鲁棒性。由于所述控制器的参数调谐和控制策略切换是基于控制误差进行的，因此易于在工程实践中实施。     

汽轮发电机组轴系扭振的鲁棒非线性控制

提出将同步发电机及其励磁系统看做扭振励磁控制的执行元件，采用直接反馈线性化方法补偿其非线性因素，避免小偏差线性化模型的参数摄动问题，从而提高扭振励磁控制系统的鲁棒性。综合H_∞扭振模态观测器、独立模态空间鲁棒控制器和非线性反馈补偿律，提出一种轴系扭振的鲁棒非线性控制策略，在大范围工况下具有一致的全局性能，并且3个组成部分可以分别独立设计；另外，可以方便地与常规非线性励磁控制律综合在一起，而不影响后者阻尼低频振荡的性能。以一台300 MW汽轮发电机组第1阶扭振模态的阻尼控制为例，通过仿真验证鲁棒非线性控制器的性能优于常规线性控制器。     

非线性状态PI励磁控制器

利用扩张状态观测器将原来的非线性系统变换成线性系统，然后用状态PI控制器的设计思想设计了非线性状态PI控制器；并将其用于发电机励磁控制，以解决电力系统的强非线性和不确定性问题，避免了反馈线性化非线性励磁控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。所得控制规律与系统运行点和网络结构完全无关，同时控制器结构简单。仿真计算表明，非线性状态PI励磁控制器对系统运行点和网络结构变化具有良好的适应能力，可以有效地改善系统的稳定性。     

非线性励磁控制设计方法

非线性系统的几何结构理论在近十几年内有了很大发展，并已被应用到多机系 统发电机励磁控制的设计中。本文在此基础上，通过引入一个附加的状态变量 ，用于解决非线性励磁控制律中功角不易测定这一问题，给出了一种易于实现 的非线性励磁控制规律。通过一个单机无穷大实验系统的动态模拟实验，表明 该方法不仅有效地改善了系统的动态响应，而且显著地提高了系统的静态稳定 极限。     

一种简单实用的分散非线性励磁控制方法

基于广域测量系统（WAMS）提供的电力系统惯量中心（COI）数据，建立了COI参考坐标系下完全解耦的发电机模型，并根据Lyapunov理论和反步法思想，提出了一种简单实用的分散非线性励磁控制设计方法。该方法原理简单，仅有的3个控制器参数设置非常容易;此外，需要WAMS传送至发电机的控制信号只有3个，降低了信道拥堵的可能性。新英格兰测试电力系统（NETPS）中的仿真结果表明，这种非线性励磁控制器不仅对发电机参数、运行状态和负荷类型具有良好的鲁棒性，而且允许COI信号存在时滞，允许时滞的类型和范围基本能覆盖正常情况下的WAMS数据延时。     

发电机最优励磁控制技术

从发电机励磁控制的发展过程介绍国内目前使用较为成熟的最优励磁控制技术———线性、非线性、自适应最优控制，并讲述了最优微机励磁控制器的主要功能。     

非线性微机励磁系统特性比较分析

发电机励磁系统在发电系统中具有重要作用,同步发电机励磁系统一般可分为直流换相励磁、交流励磁机励磁和静止励磁。分析了非线性励磁控制理论的静止式励磁系统,对该励磁系统的硬件结构及主要功能模块进行了介绍,并结合乌溪江水电厂丰源一号机组的励磁系统,分析了该系统主要电气设备特点;然后通过对该机组励磁系统的试验,验证了非线性励磁系统的优越性。     

基于扩张状态观测器的水轮发电机组非线性控制

提出了一种基于扩张状态观测器的水轮发电机组非线性控制。将被控对象看成是内环为非线性系统、外环为伪线性系统的多输入多输出对象，利用低阶扩张状态观测器对内环非线性系统进行动态反馈线性化，利用线性控制方法对已线性化的外环伪线性系统进行预期动态性能设计，最终可实现观测器和线性化的有机结合。计算机仿真表明：这种控制方法不仅能较好地解决开度控制和励磁控制的协调性，而且对模型的内外扰表现出了很好的适应性和鲁棒性；同时，这种控制方法严谨简单，原理直观清晰。     

一种非线性自适应最优励磁控制器的设计

提出了一种非线性自适应最优励磁控制器。新的控制设计方法基于同步发电机的三阶双轴数学模型，其仅由代数运算实现的分散非线性反馈补偿律保证了系统在各种运行方式下具有足够的稳态调节精度。控制算法内置一个简单的在线自适应变增益策略以达到在各种工况下动态最优化控制的目的，通过求解闭环特征值优化问题来选取权矩阵的方法改善了系统受扰后的暂态响应性能。仿真计算结果表明，与传统的线性最优控制器相比，新的励磁控制器具有多方面优点。     

电网短路时交流励磁风电机组网侧变换器控制策略

电网短路故障时交流励磁用双脉宽调制（PWM）变换器应提供足够的励磁电压实现交流励磁发电机的不间断运行，要求双PWM变换器直流链电压在故障时波动较小。分析并提出一种电网短路故障时交流励磁风电机组电网侧变换器的控制策略，该方案在电压跌落时仅利用电流内环控制电网侧变换器，并于电压正常时采用带前馈的双闭环电压控制策略控制电网侧变换器。通过仿真验证了所提出的方案在电网短路故障发生和切除时稳定控制直流链电压的有效性，为故障过程发电机不脱网励磁控制奠定了基础，同时该方案也能有效保护直流侧电容及提高系统的稳定性。     

基于系统留数矩阵的广域PSS设计

电力系统低频振荡严重影响电网的稳定运行。传统的电力系统稳定器（PSS）采用本地机组信号，不能有效提高系统阻尼。广域测量系统使得电力系统向广域观测与控制的方向发展。文中使用反馈信号机组和控制机组相分离的设计思想，提出根据转子角频率对振荡模式的能观度选取反馈信号机组，根据PSS输出信号对振荡模式的能控度选取控制机组，从而构成广域PSS控制回路。基于留数矩阵的分析表明了这种广域PSS控制策略具有比本地信号PSS更强的能观性和能控性。最后给出了基于留数的广域PSS参数设计方法。16机系统上的仿真结果表明，基于留数矩阵进行设计的广域PSS能更有效地抑制系统低频振荡，提高互联电网的稳定性。