基于Simulink的电力系统稳定器(PSS)应用仿真

通过建立同步发电机的励磁系统模型,介绍了Matlab/Simulink仿真工具在电力系统仿真中的应用方法.针对不同故障类型,对发电机暂态参数在AVR控制和PSS控制下的暂态过程进行了仿真和比较.仿真结果证实,双输入PSS具有明显的抗故障干扰、抑制低频振荡能力,有助于提高电力系统的稳定性.     

带恒功率负载多电平Boost变换器的复合非线性控制

针对带恒功率负载的多电平Boost变换器,提出一种将非线性干扰观测器和自适应滑模控制器相结合的复合非线性控制策略。首先应用精确反馈线性化方法将模型转化为布鲁诺夫斯基标准形式。然后在保证大信号稳定的前提下,将自适应控制方法和非线性干扰观测器加入到滑模控制器的设计中,利用李雅普诺夫理论证明整个闭环系统的稳定性。仿真和实验结果表明,与双闭环PI控制方法相比,该控制策略具有更好的动态调节性能和更强的鲁棒性。     

基于LADRC和准PR的三相LCL型光伏并网逆变器谐波谐振抑制策略

针对三相LCL型光伏并网逆变器由自身高频段谐振尖峰引起的谐波谐振现象,设计一种基于三阶线性状态观测器的二阶线性自抗扰控制（LADRC）和准PR控制相结合的电流双闭环控制策略,较好地削弱了高频段的谐振尖峰,抑制了光伏系统的谐波谐振现象。通过设计李雅普诺夫函数证明了闭环系统最终会稳定收敛;利用仿真对不同工况下的控制策略深入对比分析,结果表明此双环控制策略具有优越的鲁棒性和实际应用价值。     

基于改进HHT算法的电力系统低频振荡模态辨识研究

针对电力系统低频振荡问题,在运用阻尼转矩对单机无穷大系统分析低频振荡机理与特点的基础上,对低频振荡经验模态分解时存在的端点效应问题进行了理论分析与改进,提出了一种基于端点优化对称延拓法的有效改进EMD分解边界效应的HHT算法对电力系统低频振荡进行辨识。通过对测试信号进行仿真,同时也利用广域FNET监测系统的测试结果进行低频振荡参数辨识及抑制实验,研究了该算法在模式辨识方面的有效性和准确性。仿真和实验表明,基于改进HHT算法的低频振荡辨识方法能快速高精度地辨识出振荡模态信息,并能有效指导电力系统稳定器PSS的配置及参数设计,从而维持电力系统的安全与稳定。     

新型电力系统稳定器模型分析及参数协调优化

针对新型电力系统稳定器(PSS4B)参数众多且整定优化困难的现状,提出一种基于相位补偿法的PSS4B参数优化方法。在详细分析PSS4B模型的基础上,将待优化参数划分为两部分,采用粒子群优化算法通过两次相位补偿实现参数协调优化,提高了优化效率,且优化后的PSS4B相频特性能更好地满足性能要求。通过Matlab编程建立单机无穷大系统,并改变发电机的转子惯性时间常数以实现PSS4B在不同频段上的仿真,结果表明优化后的PSS4B能兼顾多个频段,有效抑制了低频振荡。     

基于间接Hamilton化理论的超导储能控制设计

采用超导储能装置(Superconducting magnetic energy storage,SMES)的二阶模型,得到含SMES的单机无穷大电力系统模型。进而利用Lagrange化和间接Hamilton化理论,构造了该动态系统的Hamilton函数,并提出相应的SMES的稳定控制策略。最后,利用Matlab进行仿真验证了笔者所提出控制律的正确性和有效性。结果表明,在大干扰的情况下,基于间接Hamilton化理论所设计的超导储能控制器能使系统快速地恢复到稳定运行状态,提高电力系统的暂态稳定性。     

改善区域间振荡阻尼的快速功率调制策略研究

提出一种通过双馈风机快速有功功率调制改善系统阻尼的方法。首先建立了双馈风机的数学模型,进而提出了单台双馈风机-无穷大系统小干扰稳定分析的一般方法。通过对含4机2区域系统开展特征值分析,找出区域间主导的振荡模式。类比同步机电力系统稳定器（PSS）的设计思路,给出设计双馈风机阻尼控制器的设计流程。暂态仿真结果表明在加装双馈风机阻尼控制器后,系统阻尼得到了有效提升,系统的低频振荡得到有效的抑制。     

基于神经网络的集中供暖系统约束控制

为提高集中供暖系统的热效率,提出了一种基于神经网络的集中式供暖系统的水阀开合度控制策略,引入了障碍李雅普诺夫函数和一个特殊设计的辅助系统来解决控制系统中出现的输入输出约束的问题。采用了一种神经网络逼近器来在线估计系统模型,解决系统传递模型未知的问题。通过模拟仿真同时测试了所提出系统的性能,与传统PID控制系统进行对比,该系统具有良好的适应性和稳定性,有一定的实用价值。     

Lagrange力学在含TCSC电力系统Hamilton实现中的应用

Hamilton系统实现理论在电力系统的稳定分析与控制设计中起到了重要的作用,分析力学的Lagrange化能够为系统Hamilton实现及稳定控制设计提供有效的解决方法。将含有TCSC的单机无穷大系统动态模型延拓为偶数阶系统,并在满足自伴随条件的基础上推导出系统相应的Hamilton函数及其Hamilton实现形式。基于非保守分析力学思想设计出能够使得该系统在Lvapunov意义下平衡点邻域内趋于渐近稳定的控制器,并利用Matlab编程对含TCSC的单机无穷大系统进行暂态仿真,进而在三相短路接地故障下验证所设计控制器的暂态响应效果,大大缩短了系统动态响应的时间并降低了响应曲线的波动幅值。该Hamilton系统的实现方法与控制策略的设计思路具有广泛的应用和发展前景。     

多机互联系统下的PSS性能分析

利用PSS稳定器提高电力系统稳定性是一种被普遍采用的有效方法,工程中一般基于单机无穷大系统采用相位补偿方法对其进行现场参数试验计算。但系统理论自振频率和实际电网运行存在差异,考虑实际网侧运行来研究励磁系统特性将会更加准确。在Phillip-Heffron模型基础上,讨论了多机系统下发电机模型的建立,并结合了双端供电、交直流输电2个典型多机系统下暂态扰动的仿真测试,通过比对等效PSS系统和实际工程中的PSS系统,分析了其在多机互联场景下的动态效果,对于PSS的性能改善具有积极意义。     

基于模糊控制的风电场群并网点电压调节方法

为改善电力系统电压跌落状态下双馈型风电场群的电压性能,采用模糊协调控制方法考虑风电并网系统同步发电机自动电压调节器(AVR)和电力系统稳定器(PSS)之间的同步调节问题,通过优化设计模糊控制器减轻电网扰动情况下AVR和PSS之间的相互制约,并调整二者增益使其提供最佳性能从而补偿并网点电压降落、降低双馈风力机的无功需求。仿真结果表明,通过AVR和PSS之间的模糊协调控制能够有效减少风电并网点电压跌落,加快稳态电压恢复,降低风场无功损耗,改善风电并网系统的电压稳定。     

风电出力不确定时滞扰动下送端电网功角稳定鲁棒最优控制

针对考虑风电波动不确定性的送端电网功角稳定问题,研究了线性送端电网功角稳定的不确定时滞系统模型及其优化控制目标函数;建立了不考虑系统不确定性的鲁棒优化控制策略;提出了基于滑模控制的不确定性时滞系统鲁棒控制策略。通过单机-无穷大系统模型,对风电送端电网功角稳定控制模型进行了仿真,验证了模型的有效性。     

风电叶片两点并激疲劳加载系统协同控制研究

研发一种新型风电叶片电驱动两点并激惯性疲劳试验系统。为了消除风电叶片两激振器加载过程中耦合效应,提出虚拟主令耦合同步控制策略,以滑模变结构控制算法设计误差补偿器,利用李雅普诺夫函数证明算法稳定性,然后建立控制仿真模型,数值仿真分析该算法收敛性及鲁棒性。风电叶片两点激振现场试验结果表明,控制算法能使两激振器快速跟随,并激加载能较好地维持同步状态,两激振器的相位差的波动很小,其值约±2°,叶片振幅稳定,实现了风电叶片的平稳有效加载。     

比例积分型线性超螺旋算法滑模观测器的感应电机无传感器控制

在无速度传感器感应电机调速系统中,针对滑模观测器存在滑模抖振与观测精度间的平衡问题,设计一种强鲁棒性的比例积分型线性超螺旋算法滑模观测器。首先,利用李雅普诺夫理论证明线性超螺旋算法的稳定性。然后,通过设计转子磁链观测器的中间变量,建立基于定子电流误差项的比例积分滑模面,构造出新的滑模磁链观测器。仿真与实验表明,该观测器有效抑制了滑模抖振,提升了电机的磁链观测与抗扰动能力,在电机运行时有较高的观测精度,提高了系统的动稳态性能。     

双馈风电机全风况条件下小干扰稳定性分析

以双馈风力发电单机无穷大系统为研究对象,建立了风力机、双馈感应发电机、变频器控制系统及桨距角控制系统的数学模型和全阶微分代数方程式,用分析系统特征值和相关因子的方法研究闭环控制系统的小干扰稳定特性。研究得到全风况运行条件下系统的特征根轨迹及相应的振荡模式和阻尼特性,给出了各振荡模式和衰减模式与相应状态变量参与度的关系,为电力系统稳定器的设计提供了一定的理论参考。     

多端直流输电系统分散式二次频率恢复及功率协调控制

多端直流输电系统由于直流输电的隔离作用,原有的频率控制机制只能作用于子网。为解决其二次频率恢复和有功功率协调问题,提出了一种完全分散式控制策略,该策略通信代价低,鲁棒性强。利用李雅普诺夫函数证明了设计的分散式控制器通过设置适当的控制器参数,可以在一定稳态误差范围内将频率调整到标称值,并根据不同的工作条件调整有功功率分配比。考虑了一个由4个交流系统组成的多端直流输电系统,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提出的分散式控制策略的有效性。     

基于反推方法的滑模自适应励磁控制

针对电力系统参数摄动和外界干扰等因素对励磁系统的影响,经过对传统模型状态变量的变换,建立了励磁控制系统模型,设计了基于backstepping方法的模糊滑模励磁控制器。该方法通过逐步构造Lyapunov函数和设计切换函数．从而得到了最终的控制规律。最后对所设计的算法进行了仿真研究,与常规PID＋PSS控制方法相比,系统在动静态响应性能上均优于PID＋PSS控制。通过仿真表明这种控制方法不仅有效而且还能达到比较满意的控制效果。     

Study on the control strategy for a boost converter used in hybrid energy storage system of electric vehicles

升压型直流变换器采用滑模变结构控制策略存在收敛速度较慢、抖振剧烈等导致的动态响应品质差问题。本文提出一种双幂次滑模趋近滞环控制策略,在电流跟踪误差估计值的基础上定义滑模面以实现电流跟踪控制,依据系统的未知扰动和负载变化建立自适应状态观测器,结合李雅普诺夫函数设计自适应律,并计算自适应占空比。提出一种双幂次趋近律,根据系统不同趋近过程的特点制定参数选择标准,对系统的动态响应品质进行目的性调节,并设计滑模滞环控制器以削弱由符号函数项所引起的抖振。对以上方法进行了仿真验证,结果显示可有效改善系统的动态特性和电流控制鲁棒性。     

基于滑模控制的光伏系统MPPT控制策略

针对现有的太阳电池最大功率点跟踪方法中存在的跟踪速度慢、在最大功率点附近存在振荡、外界环境发生变化时可能产生误判等不足,提出一种基于滑模控制的太阳电池最大功率点跟踪方法。在建立DC-DC变换器模型的基础上设计滑模控制器,得出控制函数,并通过李雅普诺夫方法进行稳定性和存在性分析。利用Matlab/Simulink对太阳电池模型进行仿真,验证该滑模控制策略的可行性;建立基于扰动观察法的太阳电池最大功率点跟踪模型,与滑模控制方法进行比较。结果表明在外界环境变化的情况下,该方法可实现较快的跟踪速度和较好的稳定精度,在自适应和抗干扰上具有较大优势。     

非线性鲁棒控制方法的新进展

介绍了非线性鲁棒控制的主要方法,针对非线性系统被控对象的各种不确定性,阐述了近年来鲁棒控制方法的新进展——李雅普诺夫方法和H∞方法的改进及与智能化方法相结合的一些新方法。在此基础上,对目前该领域研究的一些主要新成果进行了分析。