考虑控制量限幅的发电机非线性分散鲁棒汽门控制

提出了一种冗余控制量情况下考虑控制量限幅的非线性反馈控制方法,这种方法通过在动态过程的任一时间点上求解一个具有不等式约束的最优化问题得到该时刻各控制量值,使实际能够给出的虚拟控制量尽量达到保证系统渐近稳定所需要的虚拟控制量要求.将该方法与引入量测变量的建模方法相结合,设计了可同时考虑高压、中低压缸汽门控制的多机系统非线性分散鲁棒汽门控制器.对一个多机交直流系统的数字仿真表明,所设计的控制器是有效的.     

采用最大值原理的汽轮发电机快速汽门控制

由于快关汽门的控制量受汽门关闭速度的限制，因此，采用线性最优控制理论 来解决快关汽门问题存在缺陷。本文根据庞特里雅金最大值原理提出了一种快 关汽门最优控制方法。该方法考虑了快关汽门中控制量的非线性。此外，由其 求得的控制规律满足断续型暂稳紧急控制的要求。本文控制方法不存在奇异现 象。通过三个系统的计算证明该方法正确。     

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。     

基于零动态和变结构控制的发电机汽门和励磁非线性综合控制

针对电力系统暂态过程的非线性特性,利用励磁控制和汽门控制的特点,以功角和电压稳定为目标提出一种发电机汽门和励磁综合控制思想。励磁控制以稳定电压为目标,结合基于零动态和变结构控制的概念和原理进行设计,有效地维持了电压水平。汽门控制以功角稳定为目标,通过计算零动态系统的暂态能量函数,利用Lyapunov稳定理论,得到稳定流形作为切换面,然后设计相应的变结构非线性汽门控制律,将零动态系统限制在所设计的稳定流形上。变结构控制的特性使控制律具有一定的鲁棒性。汽门控制设计中未使用任何线性化方法,因而控制律对系统的非线性特性完全适应。试验结果表明所设计的控制器不仅对小干扰和大干扰暂态过程具有很好的稳定作用,而且在动态过程中能很好地稳定电压,动态过程具有更好的供电品质。     

非线性状态PI汽门控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性,设计了非线性状态PI汽门控制器。直接对其不确定对象进行设计,避免了反馈线性化非线性汽门控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关,同时控制器本身结构简单,仅需发电机局部信息,易于在多机系统中实现分散协调控制。仿真计算表明,非线性状态PI汽门控制器能有效地提高系统的暂态稳定性。     

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.     

基于非线性模型预测控制的快控汽门的研究

应用预测控制理论对发电机快控汽门进行了研究。提出基于非线性模型预测控制的快速汽门控制器设计方法并推导出控制规律解析式。对单机无穷大系统的计算机仿真研究表明，基于这一方法所设计的控制方法无论在瞬时故障还是永久故障都显著地提高了电力系统稳定性，也有效地改善了系统的动态特性。     

基于自适应Terminal滑模控制方法的VSG控制

由于分布式电源并网逆变器存在的低惯性、欠阻尼特性会影响电力系统稳定性,利用考虑发电机励磁与汽门综合控制的同步发电机四阶模型,设计了基于自适应Terminal滑模控制方法的虚拟同步发电机控制方案。针对系统的2个输入变量,构造了2个非奇异的Terminal滑模函数,由于Terminal滑模函数为非线性函数,使得误差可以快速收敛,从而保证了控制器良好的控制效果。仿真结果验证了所提控制策略可以为系统提供必要的惯性和阻尼,保证系统在参数不确定和存在外界扰动情况下的鲁棒性,能够抑制振荡并提高电力系统的稳定性。     

发电机汽门的分数阶PID控制策略研究

为有效地抑制汽轮机调速系统固有的强非线性及各种内外部扰动影响,应用直接反馈线性化方法和分数阶PID控制理论,设计了一种汽门非线性控制器.基于状态反馈线性化方法对汽门开度控制系统完成精确线性化,应用分数阶PID控制策略调整自定义的虚拟控制变量,使得最终产生的汽门开度控制规律形式简洁,且现场容易实现.仿真结果表明,与常规PID控制方式相比,所提出的汽门分数阶PID控制器较好地改善系统的动态稳定性,对运行方式变化具有较强的鲁棒性.     

发电机非线性状态PI励磁汽门协调控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性的特点 ,直接对其非线性不确定对象设计了非线性状态PI励磁汽门协调控制器。避免了一般反馈线性化励磁汽门综合控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关 ,同时控制器本身结构简单 ,仅需发电机局部信息 ,易于在多机系统中实现分散协调控制。仿真计算表明非线性状态PI励磁汽门协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性。     

汽轮发电机汽门开度的分散非线性预测控制

基于非线性预测控制理论,设计出具有闭型解析解控制律的汽轮发电机汽门开度分散非线性预测控制器。该控制器并不要求进行在线优化计算,从而避免了繁重的计算负担。控制器的输入为当地可测量信号且与网络参数无关,从而实现了分散控制。通过在6机22母线系统的仿真结果表明,该控制器能提高电力系统的暂态稳定性和动态性能。     

多机系统励磁与SSSC的非线性鲁棒协调控制

针对多机电力系统中,发电机励磁和静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的协调控制问题,引入广义Hamilton系统理论,进行非线性协调控制器设计。SSSC采用考虑内部动态的三阶模型,并将SSSC与各台发电机的相互作用用附加电磁功率表示。将包含发电机励磁和SSSC的多机电力系统描述成广义耗散Hamilton系统形式,利用边界函数法和L2干扰抑制控制方法设计了发电机励磁和SSSC的协调控制器。四机两区域系统的仿真结果表明:与传统的分散控制器相比,所提的非线性协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性和电压调节性能。     

基于Hamilton理论的广域非线性时滞多机电力系统的稳定与控制

针对非线性时滞多机电力系统,将局域信号与远程信号都纳入控制器设计中,根据全局条件下信号时滞的差异性,建立广域时滞非线性多机电力系统的端口可控Hamilton (PCH)模型。该模型以汽门开度为控制量,考虑了扰动给系统带来的影响。以此模型为基础,针对某个形式的H函数给出了含有该H函数作为部分能量函数的Lyapunov泛函及一系列相应的稳定条件。通过“能量整形”技术,将一般电力系统的PCH模型转化为具有特定形式H函数的PCH模型,并应用给出的稳定条件设计相应的全状态反馈控制。最后以3机9节点系统为例,以时域仿真的结果验证了扰动下非线性时滞控制器的有效性。     

Decentralized nonlinear coordinated excitation and steam valve adaptive control for multi-machine power systems

In this paper, a decentralized nonlinear coordinated excitation and steam valve adaptive control combined with a modified high-order sliding mode differentiator is designed for multi-machine power system stability enhancement. The proposed control scheme is based on Lyapunov’s direct method and requires only local information on the physically available measurements of relative angular speed, active electric power and terminal voltage with the assumption that the power angle and mechanical power input are not available for measurement. Each synchronous generator is considered as a classical fifth order model that includes turbine dynamics. The simplicity of the proposed scheme and its robustness with respect to large perturbations, change in operating point and parameter uncertainties constitute the main positive features. Simulation results in the case of the Kundur 4-machines 2-area power system show the effectiveness, robustness and superiority of the proposed scheme over the classical AVR/PSS.     

基于扰动估计观测器的非线性分散控制

为提高多机电力系统的稳定性,提出了一种新型的非线性分散控制器（NDC）。该控制器的设计是基于输入输出反馈线性化控制策略,并采用估计的状态和定义为一个虚拟状态的扰动来反映系统的非线性、不确定和各子系统的外部动态的综合作用。鲁棒滑动模态观测器被用来估计系统的状态和扰动。该控制器的设计不需要系统详细的知识,易于实现分散控制。3机系统的仿真结果表明了所提非线性分散控制器能有效地提高系统的稳定性。     

带电压调节功能的非线性鲁棒控制器

提出了一种既可增加多机电力系统暂态稳定性又可达到机端输出电压调节功能的非线性鲁棒控制器。该控制器由一个直接反馈线性化（DFL）控制器和一个比例积分（PI）控制器组成。DFL控制器用于降低多机电力系统的非线性程度以及各机之间的相互作用。所提控制器设计方法既可保证系统稳定性又可达到调节电压的目的,同时在实现时不需要测量发电机功角。仿真结果表明,所提出的方案可在很宽的运行范围内增加系统的阻尼及稳定性。     

Delay-dependent robust stabilization for steam valve opening of uncertain time-delay multi-machine power system with sector saturating actuator

In this paper, the time-dependent robust decentralized controller has been proposed for the steam valve opening of time-delay multi-machine power system with sector saturating actuator. Here, the nonlinear interconnected function is expressed by sinusoidal functions, and furthermore, is enlarged into quadratically bounded inequalities in the subsystem states via transformation of trigonometric functions. Two sufficient conditions of closed-loop multi-machine power system asymptomatic stability are derived based on Lyapunov stability theory and state transformation. Controller gain matrices are presented by solving linear matrix inequalities (LMIs). A two-machine infinite bus system is considered as an application example, and the simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

利用多端统一潮流控制器阻尼多模态振荡

研究了多机系统中使用统一潮流控制器(UPFC)抑制电力系统多模态振荡的可行性.首先推导了作为UPFC概念延伸的多端统一潮流控制器(MUPFC)的非线性动态模型和线性化的Phillips-Heffron模型.利用UPFC和MUPFC具有多个控制回路的特点,提出在其多个控制回路上附加多个阻尼控制器来阻尼多模态振荡.通过模态分析,采用可控性指标对系统中的各个弱阻尼模态选取有效的控制回路,并设计了附加阻尼控制器.仿真结果表明,通过该方法确定的在一个UPFC或MUPFC上设置的多个附加阻尼控制器能够成功实现对电力系统多模态振荡的抑制.     

带等效控制项的非线性变结构附加励磁控制

在非线性变结构控制理论的基础上,设计了一种带等效控制项的非线性 变结构附加励磁控制器。该控制器可以直接对非线性方程进行设计,简化了设计过程,提高 了鲁棒性,并能降低变结构控制的高频抖动问题。对单机〖ＨＴ５,７〗—〖ＨＴ５〗无 穷大系统及多机系统的计算机仿真结果表明,该方法能够很好地改善电力系统稳定性。