基于扩张状态观测器的电力系统强迫扰动监测

提出将扩张状态观测器(extended state observer,ESO)应用于电力系统强迫扰动估计问题。将电力系统的强迫扰动量扩张成新的一阶状态量,与原系统方程一起组合成新的增广系统,以此来建立扩张状态观测器,在PSCAD里搭建观测器仿真模型,通过选择合适的观测器参数,对单机无穷大系统原动机功率扰动进行仿真分析,结果表明该观测器对系统的状态和扰动量可进行准确的估计,从而验证了该方法的有效性。并在此基础上,研究了正弦波和脉冲波2种扰动形式对系统稳定性的影响,结果表明在相同幅值和频率的情况下,正弦波更易引起系统的不稳定。     

基于观测器的仿射型多机耦合电力系统H∞模糊跟踪控制

模型未知的仿射型多机耦合电力系统用一系列T-S模糊模型逼近,且模糊模型的结论部分具有常数偏差项.由于系统状态具有不可测性,采用模糊观测器来估计系统的状态.基于该系列模糊模型和观测器,考虑仿射模型固有的常数项偏差,提出一种新型模糊跟踪控制方法,并用线性矩阵不等式的凸优化方法求解控制器参数,实现了仿射型多机耦合电力系统的稳定跟踪控制.仿真验证了方案的有效性.     

基于模糊观测器的多机耦合电力系统H∞跟踪控制

将多机耦合电力系统的每个单机子系统用一系列模糊逻辑模型逼近,每个模糊逻辑模型代表子系统在特定运行点的局部线性化模型,并采用模糊观测器来估计子系统的状态.基于该系列带有观测器的模糊模型,采用H∞模糊跟踪控制方法实现了多机耦合电力系统的稳定跟踪控制,并用线性矩阵不等式的凸优化方法求解控制器参数,以确保系统的全局渐近稳定性.仿真验证了方案的有效性.     

离散时间状态反馈切换系统的稳定性分析

针对线性离散时间切换系统,提出了基于切换观测器的状态反馈系统的稳定化方法;分析了含有观测器的状态反馈闭环系统的稳定性,得出了线性离散时间切换系统利用状态反馈稳定化一个充分条件,并用线性矩阵不等式理论给出了观测器增益矩阵和状态反馈增益矩阵的算法,最后给出了一个仿真例子,以说明结论的正确性.     

基于非线性状态观测器的永磁同步电动机无位置传感器矢量控制

应用微分流形理论分析了面贴式永磁同步电动机在不同工作状态下的状态不可区分性,研究了其旋转坐标系模型的局部弱能观及全局能观性。在此基础上,设计了降阶全局能观测子系统的高增益非线性电流-速度观测器,并将其应用到转子速度的实时估计中。基于大范围调速及暂态过程中估计值偏差大的情况,利用观测到的交轴电流微分值设计了观测器自适应增益率,分析了其对观测器状态收敛的适应性。利用直轴观测到的电流与实际测量值的微分差值设计了转子的位置估计器。分析了该方法对定子电阻及外部转矩扰动的参数变化鲁棒性。为了验证所提方法的正确性,分别进行了数值仿真及实验验证。     

感应电机变增益PI速度控制器的设计

针对感应电机无速度传感器间接磁场定向控制系统,利用感应电机的时变参数模型的降阶处理,提出了一种非线性鲁棒高增益观测器,这一观测器只需要电机的定子电压和电流,能同时观测电机的状态量和转子时间常数等参数,鲁棒性好,计算量少,易于适时在线实现.为减少系统在启动阶段的超调,提出了一种变增益的Pl速度控制器,该方法简单,不但能实现PID参数的在线调整,而且工程实现简单.仿真和试验验证了本方案的可行性.     

基于LMI的时滞电力系统双层广域阻尼控制

针对时滞电力系统提出一种新型建模方法,并且对其进行了广域附加区间阻尼控制的双层控制设计。直接采用时滞系统控制理论克服广域信号的时滞对闭环电力系统稳定性的不良影响。第一层控制,对无时滞电力系统施加计及时滞的输出反馈控制,形成时滞闭环系统。第二层控制,利用时滞系统的控制理论,采用线性矩阵不等式方法,求解状态反馈矩阵和观测器增益矩阵,进行反馈控制。10机39节点算例测试系统上的仿真结果表明,基于该方法设计的附加区间阻尼控制器,具有一定的时滞不敏感性,鲁棒性强,能够较好地抑制区间振荡。该方法为关于时滞系统的控制理论在广域附加区间阻尼控制中的直接应用搭建了平台,提供了可行性。     

采样系统快时变扰动比例积分观测器鲁棒H2/H∞控制

针对控制系统存在快时变扰动或噪声使传统观测器存在较大观测误差问题,依据鲁棒控制理论,采用线性矩阵不等式(LMI)方法,设计鲁棒H2/H∞全维状态比例积分观测器.研究系统在快时变扰动情况下,采样系统基于改进比例积分观测器的状态观测效果及鲁棒稳定性,得到一类充分条件,给出快时变扰动观测器比例增益、积分增益、控制器增益以及鲁棒H2性能指标的求解方法.仿真结果表明:所设计的观测器鲁棒性强,提高了状态观测精确度.     

双馈风力发电机的无速度传感器控制

变速恒频风电系统中,速度传感器的使用降低了双馈发电系统的可靠性。提出一种基于自适应降阶观测器的速度辨识方案。采用李亚普诺夫稳定性理论,经过严格推导得出了速度辨识自适应律,对双馈电机转速进行在线辨识;利用极点配置得到观测器的增益。以自适应降阶观测器和矢量控制方案设计了无速度传感器双馈风力发电机矢量控制系统。仿真结果表明自适应降阶观测器具有良好的动、静态性能;能够准确获取双馈电机转速与角度信息,响应速度快。     

基于伪降阶自适应观测器速度辨识研究

提出一种新型的基于伪降阶观测器的速度辨识方法.该方法简化了自适应观测器的结构,减少了计算时间;同时,通过求解矩阵不等式得到反馈增益矩阵,克服了基于传统极点配置方法的观测器的不稳定问题,提高了观测器的低速性能.仿真结果表明,该方法提高了观测器低速性能,拓宽了调速范围,且具有结构简单、响应速度快的特点.     

采用时滞广域测量信号的区间低频振荡阻尼控制器设计

针对电力系统区间低频振荡问题,基于广域测量系统和柔性交流输电系统技术,提出了一种采用时滞广域测量信号的电力系统阻尼控制器设计方法。该方法结合时滞依赖状态反馈鲁棒控制和状态观测理论,实现了广域电力系统的时滞输出反馈鲁棒控制。以四机两区域电力系统为例,设计了晶闸管可控串联补偿(TCSC)附加阻尼控制器。小信号分析和时域仿真结果都表明:所设计的控制器能显著抑制区间低频振荡,并且具有时滞不敏感性和运行条件鲁棒性。     

基于微分同胚映射和扩张状态观测器的高压直流非线性控制器的设计

为提高高压直流输电系统的抗干扰能力以及模型辨识的准确性,提出了一种基于微分同胚映射和扩张状态观测器的高压直流非线性控制器设计方法。首先利用微分同胚映射将高压直流输电系统模型中的非线性因素作为系统的控制输入,利用线性最优反馈和非线性误差反馈率确定最优预控变量;然后运用扩张状态观测器来辨识所有不确定因素,从而实现非线性控制...     

A new identity dimensional D‐state observer for sensorless drive of permanent‐magnet synchronous motors

A new identity dimensionless D‐state observer whose state variables are the stator reaction flux and rotor flux is proposed for the sensorless drive of permanent‐magnet synchronous motors. Furthermore, sufficient conditions are newly and analytically derived for the observer gains that guarantee stable convergence of state variable estimates. Additionally, two new methods for designing observer gain are presented; these methods, the constant and speed‐dependent gain methods, satisfy the derived analytical conditions. The observer gain conditions used in the design methods are validated through extensive numerical experiments. In addition, typical design examples of the observer gains using the proposed design methods are presented. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 181(1): 45–61, 2012; Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). DOI 10.1002/eej.21200     

基于扩张状态观测器的电力系统非线性鲁棒协调控制

该文提出了一种基于扩张状态观测器的非线性鲁棒协调控制方法(Extended-State-Observer based Nonlinear Robust Coordinated Control，ENRCC）；将电力系统对象归纳为一类内环为非线性系统、外环为伪线性系统的多输入多输出对象。在此基础上，完整地阐述了ENRCC的控制原理；利用一簇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和解耦设计，利用线性鲁棒控制方法对已线性化的内环系统和外环伪线性系统进行预期动力学设计，最终可实现观测器 线性化 鲁棒协调控制三者的有机结合。实例仿真结果表明：该控制规律严谨简单，方法原理直观清晰，便于工程应用，具有很强的适应性和鲁棒性，能有效地解决一类不确定 非线性 分散性的电力系统多输入多输出(MIMO)对象的控制问题。     

代数等价观测器的定义及其数学分析

在线性系统的代数等价理论的基础上,提出了用给定受控系统G(s)的线性变换G1(s)作为G(s)的观测器即代数等价观测器的概念,并在此概念的基础上对代数等价观测器成立的充要条件、代数等价观测器状态反馈控制系统设计的分离原理等有关定理及推论给予了证明。将这些定理及推论应用于电站锅炉主汽温的状态反馈控制中,揭示了代数等价观测器-状态反馈控制系统的工程物理意义。研究表明,当选择不同的代数等价系统时,状态反馈极点配置简易代数方法的近似计算结果将是不同的,当设计基于观测器的状态反馈控制系统时,不同的代数等价观测器对于闭环系统的影响也是不一样的。     

基于微分同坯映射和扩张状态观测器的鲁棒励磁控制器设计

通过微分同坯映射将仿射非线性系统方程的非线性因素转换到含有控制输入的状态方程,转换后的系统中所有不确定项都归结到扩张状态变量中。利用扩张状态观测器观测该部分,并经状态反馈将其线性化。由于实际系统存在观测误差和模型误差,为了进一步考虑反馈线性之后系统的不确定性,将鲁棒控制引入励磁控制器的设计之中,使得设计的控制器具有更好的鲁棒性,最后在Matlab上进行仿真试验。仿真结果证明了该方法的有效性。     

交直流电力系统非线性鲁棒直流调制控制器设计

随着“西电东送、全国联网”战略的实施,大区之间通过交直流并列运行输电系统实现电网互联。性能优良的直流调制控制器可以快速有效地调节直流联络线的输送功率,减轻交流输电系统的暂态输电压力,以提高交流系统的动态性能。以交直流并列电力系统为研究对象,采用基于扩张状态观测器的动态反馈线性化方法,将系统的非线性数学模型动态补偿为一个伪线性系统,然后利用线性鲁棒H∞理论进行控制器综合。仿真试验表明,当交流联络线发生三相短路故障时,给出的控制器能够有效抑制两侧交流系统的功角振荡,且对于系统不确定性表现出良好的鲁棒性,从而使整个交直流电力系统的暂态稳定性得到改善。与基于精确反馈线性化方法的非线性控制器相比,具有更为优越的动态品质。     

基于双辨识参数全阶自适应观测器的感应电机低速性能

提出了一种基于双辨识参数全阶自适应观测器的感应电机无速度传感器矢量控制策略,根据Popov超稳定性理论对系统进行了稳定性分析,在深入研究传统全阶自适应观测器的基础上,对保证系统在全速范围内稳定运行的反馈增益矩阵选取准则进行分析并据此设计了反馈增益矩阵。通过分析低速时定子电阻变化对转速估计的影响,构建了双辨识参数全阶自适应观测器,可以同时对转速和定子电阻进行在线辨识,有效提高了系统的低速带载性能。对基于双辨识参数全阶自适应观测器的感应电机无速度传感器矢量控制系统进行了实验验证,实验结果验证了算法的正确性和有效性。     

基于ESO-backstepping的多机电力系统非线性鲁棒励磁解耦控制

通过构造扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对发电机励磁系统模型误差和不确定外扰进行动态补偿,并运用反步法对补偿后的模型设计非线性解耦控制律。由于该方法对系统模型的非线性部分有选择地利用ESO进行动态补偿,既避免了运用反步法设计时自适应参数的引入,又能充分利用系统的特性,减轻ESO的估计负担,有效地兼顾了控制器鲁棒性及控制精度这两方面的要求。仿真表明：该方法鲁棒性强,参数易于选取,与比例–积分–微分(proportion-integration- differentiation,PID)+电力系统稳定(power system stabilizer,PSS)控制器励磁控制器相比较,具有更为优秀的动态品质,方法简单有效。