基于非线性预测控制算法的发电机励磁与快速汽门协调控制

在非线性预测控制理论的基础上,提出了基于多目标方程的综合预测模型.采用发电机功角和机端电压输出方程为预测模型对各状态变量进行预测,在线滚动优化求出含有预测信息的励磁与快控汽门协调控制规律.通过建立预测模型方式,较好地解决了发电机状态方程非线性、时变的问题;通过对多目标系统综合求解,实现发电机组励磁与快速汽门系统的相互关联、协调控制.对单机无穷大系统的计算机仿真结果表明,采用此算法提高了系统的暂态稳定性和电压稳定性,增强了系统在故障后的动态品质.     

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。     

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。     

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。     

发电机励磁及SVC非线性最优协调控制

发电机励磁和静止无功补偿器(static var compensator,SVC)对远距离输电的稳定性有很大影响。为了提高系统在大扰动情况下的暂态稳定性,提出一种发电机励磁系统与SVC协调非线性最优控制方法。通过建立发电机励磁与SVC系统的综合模型,将微分几何反馈线性化理论与线性最优控制理论相结合,设计了发电机励磁与SVC系统的非线性最优协调控制规律。控制信号实现了本地化,避免了远距离的信号传输。仿真结果证明,该控制方法能同时改善系统的功角稳定性和电压稳定性。     

发电机励磁与TCSC的非线性协调控制

针对电力系统的稳定性问题,设计了发电机励磁系统与可控串联补偿TCSC(thysistor controlled series compensation)装置的协调控制器。该方法从发电机励磁系统与TCSC模型出发,建立了含TCSC的单机无穷大系统的四阶非线性状态空间模型,利用非线性系统的微分几何理论,将其非线性模型精确线性化。在线性化模型的基础上,考虑电力系统运行参数的不确定性,采用滑模控制理论对发电机励磁系统与TCSC进行协调控制,通过指数趋近律和准滑动模态方法,最终获得了整个系统的滑模协调控制规律。单机无穷大电力系统仿真结果表明,所设计的协调控制方法对电力系统的扰动具有良好的适应性和鲁棒性,提高了电力系统的稳定性。     

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。     

同步发电机励磁与STATCOM非线性协调控制

提出同步发电机励磁与静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)非线性协调控制方案。在研究同步发电机励磁与静止同步补偿器协调控制问题的基础上,以系统重要物理量建立多目标控制方程,并运用目标全息反馈法进行非线性协调控制设计。所提出的非线性控制方案充分考虑了同步发电机端电压、有功功率和角速度以及STATCOM接入点电压,并确保它们在非线性反馈中得到惩罚与控制,从而具有良好的动、静态性能。最后,建立系统仿真模型,进一步验证所提出方法的有效性。     

具有双励机的混合多机电力系统非线性综合控制器的研究

本文以电力系统的非线性模型为基础，依据坐标变换和反馈控制理论，推导设计了具有双轴励磁同步发电机（双励机）的混合多机电力系统的励磁和汽门非线性综合控制器。仿真表明，本文提出的控制方案不仅可以提高电力系统的暂态稳定性，而且可以有效地改善系统的动态特性。     

基于目标全息反馈的STATCOM与发电机励磁的多目标非线性协调控制

针对以往静止同步补偿器（STATCOM）数学模型具有较多约束条件的问题,以STATCOM内部并联电容的直流电压Udc为切入点,采用STATCOM的脉冲控制角 和STATCOM超前系统电压角 为控制量,提出一种新型的STATCOM数学模型。借助非线性多目标控制设计理念,选取6个跟踪状态目标;基于目标全息反馈控制原理,将非线性系统的多目标控制问题转换到线性系统中,得到包含全部控制目标反馈信息的非线性控制律 ,完成了凸极式发电机励磁与STATCOM协调控制策略的设计,并通过单机无穷大系统对其进行暂态仿真。仿真结果表明：利用目标全息反馈非线性控制设计方法设计的协调控制律能较好地改善发电机的输出特性,有效地抑制系统电压的静态偏移,改善电力系统的暂态稳定性,提升系统协调控制的动、静态性能。     

基于模糊控制的多机系统中励磁与SVC协调控制

发电机励磁系统与SVC对远距离输电系统的暂态稳定性有很大的影响。文中采用模糊控制的思想,对发电机励磁和静止无功发生器SVC同时进行协调控制和调节。该方法是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础,将发电机励磁与SVC的协调控制策略转化为模糊规则的形式,从而实现了对多机系统的模糊控制。通过Matlab软件对三机系统进行数值仿真表明,与常规的AVR/PSS励磁控制器和PIDSVC控制器相比,以Δω、Δω为输入变量的模糊控制能更加有效的提高系统的暂态稳定性能,同时也说明了协调控制在阻尼振荡和增强电压稳定性上的有效性。     

基于目标全息反馈的发电机非线性综合控制设计

针对多输入非线性控制系统提出了目标全息反馈非线性控制设计方法，该方法将非线性控制系统的全部控制目标转换到线性空间中，使控制目标均在性能指标中得到约束，因而推导的控制规律包含所有控制目标的反馈信息。运用这种设计方法，针对凝汽式发电机，提出了发电机励磁与汽门目标全息反馈非线性综合控制规律。仿真结果表明：在该控制规律的作用下，发电机具有良好的汽门与电压调节特性，不会因为调压或者调功而产生静态偏移，改善了发电机的输出特性。     

基于目标全息反馈的发电机非线性综合控制设计

针对多输入非线性控制系统提出了目标全息反馈非线性控制设计方法，该方法将非线性控制系统的全部控制目标转换到线性空间中，使控制目标均在性能指标中得到约束，因而推导的控制规律包含所有控制目标的反馈信息。运用这种设计方法，针对凝汽式发电机，提出了发电机励磁与汽门目标全息反馈非线性综合控制规律。仿真结果表明：在该控制规律的作用下，发电机具有良好的汽门与电压调节特性，不会因为调压或者调功而产生静态偏移，改善了发电机的输出特性。     

汽轮发电机励磁与汽门协调无源性控制

论文利用协调无源性方法，对汽轮同步发电机系统进行励磁控制和汽门调节，达到功角和输出电压的稳定性．文中采用四阶双输入模型，由backstepping方法得到汽门控制输入，再用协调无源性设计励磁控制部分，使得整个系统达到反馈无源，保证了系统的渐近稳定性。由于在控制器的设计中，未用到任何线性化方法，因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性。通过仿真，证实了设计思想的正确性与控制方法的有效性。     

基于反推控制的聚合温控负荷与发电机励磁协调控制

利用具有储能特性的温控负荷与发电机励磁进行协调控制，可实现电力系统的功角、频率和电压的多指标调控。首先，采用双线性聚合温控负荷模型和发电机励磁模型，推导建立了二者联合的系统数学模型。然后，基于反推控制原理，提出了聚合温控负荷与发电机励磁的协调控制策略，并从理论上证明了控制器的稳定性。针对控制器设计中的微分“计算爆炸”问题，利用双曲正切的非线性微分跟踪器设计了励磁电压参考量的微分估计算法，降低了参考量微分计算的工作量。最后，通过算例对控制算法进行了仿真验证。结果表明，在协调控制器的作用下，系统功角、频率和电压等多个被控量均可快速地追踪上各自的参考值。对比传统电力系统稳定器励磁控制，温控负荷参与调控能有效改善系统各状态量的动态响应，提高系统稳定性。     

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。     

基于最优变目标策略的TCSC与励磁系统协调控制

发电机励磁系统以及可控串联电容补偿器(thyristor- controlled series capacitor,TCSC)对远距离输电系统的稳定性影响很大。基于最优变目标控制(optimal variable aim control,OVAC)理论,提出了TCSC与励磁系统协调控制的方法。首先针对含有TCSC的单机无穷大系统的非线性模型,建立了状态空间方程;然后利用最优变目标控制理论推导出了TCSC与励磁系统的协调控制规律;最后利用算例进行了仿真验证。仿真结果表明,该策略提高了系统阻尼,有效地抑制了系统的功率振荡,改善了系统的稳定性。     

基于最优变目标策略的励磁系统与SVC协调控制

发电机励磁系统以及静止无功补偿器(SVC)对远距离输电系统的稳定性有很大影响。文章基于单机无穷大系统的非线性模型,建立了包括状态变量发电机机端电压在内的状态空间方程,提出了一种最优变目标控制(OVAC)策略,根据励磁系统和SVC不同的控制目标分别采用不同的控制策略,从而协调控制这两种控制器。仿真结果表明,该策略能够有效提高故障时发电机的无功出力,并能提高系统阻尼,抑制振荡,同时改善系统的功角和电压稳定性。     

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.     

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。