TCSC 非线性最优预测控制器的设计

基于非线性最优预测控制(NOPC)理论,设计了一种具有闭合的解析控制律的可控串联补偿电容器(TCSC)的控制器.该控制器不要求进行在线优化计算,从而避免了大量的计算负担,且其可调参数只有二个(滚动预测时间T及控制阶r),因而它完全满足实时控制的要求,且便于工程实现及调试.仿真结果表明,该控制器在提高系统的稳定性、阻尼系统振荡方面有明显的改善.     

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。     

大型同步发电机非线性最优预测综合控制

针对静止励磁方式和电液调速系统的汽轮发电机组,基于多输入多输出非线性预测控制理论,设计出具有解析解控制律的汽轮发电机非线性预测综合控制器.该设计方法避免了非线性预测控制在线优化带来的巨大计算负担及由此产生的控制算法的稳定性问题.控制器的输入均为当地可测信号且与网络参数无关,设计参数只有滚动预测时间及控制阶.仿真结果表明...     

无级联PWM整流器模型预测直接功率控制

传统模型预测直接功率控制(MPDPC)使用基于电压外环比例积分(PI)控制器的经典级联结构,系统整体性能受PI控制器的影响,容易出现动态性能差、对系统参数敏感等问题.提出一种适用于三相电压型脉宽调制(PWM)整流器的无级联模型预测直接功率控制(CF-MPDPC),采用动态给定方案实现直流侧电压控制,通过能量守恒原理实现对有功功率的参考设计,避免了PI参数对系统的影响;为进一步提高控制性能,减少采样计算延时带来的影响,采用延迟补偿控制,提高功率的预测精度.仿真及实验结果表明,该方法提高了系统的动态性能和鲁棒性.     

非线性模糊自适应直接广义预测控制

针对广义预测控制(GPC)计算量大的缺陷,提出一种模糊自适应直接广义预测控制(FDGPC)方法.该方法利用中值定理将一类非线性系统等价表示为时变线性系统,通过模糊逻辑系统直接设计预测控制器,利用三次样条基函数多项式逼近广义误差时变系数,基于广义误差估计值对控制器参数θu和广义误差估计值中的未知向量θe'进行自适应调整.理论证明了该方法可使广义误差收敛到原点的一个小邻域内.仿真结果验证了此方法的有效性.     

基于子空间辨识和增广模型的烟气脱硝系统预测控制

选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统具有大惯性、大延迟的特点,常用的PID控制器不能很好地适用于该系统。结合某火电机组实际运行数据,建立了基于子空间方法的SCR烟气脱硝系统模型,并将模型计算结果与实测数据进行对比,验证了模型具有较强的鲁棒性。将子空间辨识所得脱硝系统状态空间模型进行变换,得到其增广模型,设计了基于增广模型的预测控制器,并将该控制器仿真结果与系统原有PID控制器输出结果及实际运行数据进行了对比。结果表明,与系统原有PID控制器相比,本文设计的预测控制器能够很好地跟踪脱硝系统期望,具有更好的控制效果。     

基于DSP的三相直流无刷电机调速系统的设计

介绍了直流无刷电机的工作原理和基于位置传感器的控制方法,提出了基于数字信号处理器(DSP)的控制系统。由于采用了DSP,提高了控制器的计算能力,降低了成本,且提高了性能最后给出了以TMS320LF2407作为控制芯片的控制系统的软硬件实现方法,实验结果表明该系统达到了设计要求。     

基于FPGA广义预测比例-积分-微分控制在特种电源中的应用

针对数字控制的优势及大型超导托卡马克装置(EAST)中性束注入(NBI)系统中高压缓冲器偏置电源(特种电源)的控制要求,推导一种具有比例-积分-微分(PID)控制和广义预测控制(GPC)结构形式的广义预测PID控制(GPCPID)算法。详细介绍数字PID控制器及GPCPID控制器的设计、GPCPID算法的现场可编程门阵列(FPGA)编程实现及Modelsim仿真。实际应用测试表明,GPCPID能较好地应用在开关电源控制领域,在动态响应特性及稳定性方面,GPCPID算法优于PID控制算法。     

基于CARIMA模型的自适应预测函数控制在锅炉燃烧系统中的应用

针对目前火电厂锅炉燃烧控制系统的大滞后、强耦合、变工况等突出问题,提出了一种基于卡尔曼(CARIMA)模型的自适应预测函数控制方法.该方法先利用预测模型得到系统未来时刻输出,然后将设定输出值和预测值间的预测误差变化率作为自适应控制器的输入,控制器利用最小二乘算法推理得到控制输出.当被控对象模型参数未知或渐时变时,该方法通过实时辨识过程模型的参数来实时修正预测函数控制器的参数,这样可以进一步提高预测函数控制方法的控制品质,提高锅炉的燃烧效率.仿真实验表明,自适应预测函数控制是一种计算简单、鲁棒性和适应性较强、控制精度高的控制方法.     

三相逆变器并联系统的无互连线预测控制

对于三相逆变器并联系统,下垂控制是一种有效的控制算法,它可以确保各并联逆变器对系统负载功率的均分,并具有无互连线分布式控制的优点。而对于三相电压型逆变器,新兴的有限控制集模型预测控制算法(finite control set model predictive control,FCS-MPC)具有系统动态响应快、处理系统约束灵活等优势。将逆变器并联系统的下垂控制与三相电压型逆变器的模型预测控制结合起来,由下垂控制器提供模型预测控制器的参考电压信号,以并联逆变器输出电压对参考电压的跟踪误差构建模型预测控制器的优化性能函数,实现了三相电压型逆变器并联系统的无互连线模型预测控制。仿真及实验结果表明:所构建的无互连线模型预测控制器在三相电压型逆变器并联系统由空载投入负载、负载突变及某一并联逆变器切除等工况下均能有效运行,且与传统的逆变器并联系统三环控制器相比,显著地改善了三相逆变器并联系统的均流性能。     

基于模型预测控制方法的风电直流微网集散控制

设计了一个基于模型预测控制器的风电直流微网集散控制系统。为满足系统经济运行及高质量电能的要求,采用模型预测控制器作为其集散控制体系架构中的主控制单元,以产生本地控制器参考信号。为规避该分层控制结构中通信故障对系统稳定性的影响,本地控制器采用双冗余参考信号,正常运行时,接受模型预测主控制器的参考信号,一旦通信失败,本地控制器迅速切换至电压分层控制策略产生的参考信号。如此,既能够保证正常运行时系统高效运行及对电能质量的要求,又能在故障时保证系统不失稳。基于Matlab仿真平台对所提风电直流微网集散控制系统的有效性进行了仿真分析。仿真结果表明,所提风电直流微网集散控制系统在采用模型预测主控制器时,能够满足系统设计目标,实现联网或孤岛状态下对系统功率灵活、高效地调节;在系统通信故障时,通过控制器切换,能够保障系统稳定、安全运行。     

Nonlinear optimal predictive controller for static var compensator to improve power system damping and to maintain voltage

The main objectives of this paper are to simultaneously improve power system damping and to maintain voltage at the static var compensator (SVC) location bus simultaneously. A new controller for SVC with closed-form analytic solution nonlinear optimal predictive control (NOPC) law was presented. The controller does not require online optimization and the huge calculation burden can be avoided, so that the demand of real-time control can be satisfied. In addition, there are only two design parameters, which are the predictive period and control order, so it is easy to implement and test in practical use. Simulation results have shown that the controller can not only attenuate power system oscillation effectively but can also maintain voltage at the SVC bus location. __________ Translated from Journal of Hunan University (Natural Sciences), 2005, 32(5): 41–45 (in Chinese)     

基于广义预测算法的APF预测控制器的研究

采用一种基于传递函数模型的广义预测控制(GPC)策略,利用其基本原理设计出有源电力滤波器(APF)的预测控制器,进一步提高APF的谐波电流补偿效果。分析研究了GPC算法的基本原理,建立了三相并联APF的广义预测模型,设计出系统的电流闭环控制装置,并通过在线辨识和校正的结果进行下一步的滚动优化,加强了系统装置的稳定性。实验结果表明,相对于传统控制器,广义预测控制器改善了系统的精确性和鲁棒性,从而证明了该方案中GPC策略的可行性。     

基于广域测量信息的互联电网模型预测阻尼控制

提出一种基于模型预测控制的新型阻尼控制器设计方法。为抑制区间低频振荡,该控制器由2级PSS构成,其输入信号由广域测量信号和本地测量信号组成。采用留数矩阵法选择广域控制回路,通过模式辨识进行2级PSS控制。将常规励磁系统中传统的自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)用模型预测控制器(model predictive controller,MPC)替代,并与2级PSS协调作用,通过模型预测和优化求解,得到励磁控制器的最优控制输入,以实现电压调节和增强阻尼之间的动态协调。典型的四机两区系统仿真结果表明,基于模型预测控制的2级PSS设计的控制效果明显优于传统的阻尼控制,可以快速调节机端电压,显著改善互联电网阻尼。     

A design method of nonlinear optimal predictive controller for thyristor controlled series compensation

In this paper, a design method of thyristor controlled series compensation (TCSC) controller with closed-form analytic solution control law is presented so as to improve transient stability and dynamic performance of power systems, on the basis of nonlinear optimal predictive control theory. The control scheme is robust and considers uncertainty of power systems. The stability of the closed-loop system is guaranteed by the control law which does not require on-line optimization and the huge calculation burden is avoided, besides, all input variables can be obtained locally. The simulation results demonstrate that the controller may improve transient stability and dynamic performance of power systems significantly.     

基于复合模型预测控制策略的三电平APF研究

电力有源滤波器(Active power filter,APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段之一。提出一种三相静止坐标下的基于模型预测控制复合控制器,复合控制器由改进的自适应广义积分器和模型预测控制两部分组成。该复合控制策略有效地整合了预测控制和自适应广义积分器的优点,在最大限度利用模型预测进行谐波电流快速跟踪的同时,采取自适应广义积分器对各次谐波进行无静差跟踪控制。所提出的复合控制器与三电平电压空间矢量调相结合,能够消除单独预测控制交流变量时所存在的稳态误差问题和改善系统鲁棒性。详细研究了复合控制器的设计方法,并给出了系统的参数设计和稳定性分析。最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

Functional Predictive Control for Voltage Stability Improvements of Autonomous Hybrid Wind–Diesel Power System

This study investigates the application of the model predictive control technique for voltage stability of an isolated hybrid wind–diesel power system based on reactive power control. The proposed generation system mainly consists of a synchronous generator for a diesel-generator system and an induction generator for a wind energy conversion system. A static VAR compensator is used to stabilize load voltage through compensating reactive power. Two control paths are used to stabilize load bus voltage based on model predictive control. The first control path is used to adjust the total reactive power of the system by controlling the static VAR compensator firing angle. The second is proposed to control the excitation voltage of the synchronous generator. Model predictive control is used to determine t optimal control actions, including system constraints. To mitigate calculation effort and reduce numerical problems, especially in a large prediction horizon, an exponentially weighted functional model predictive control (F-model predictive control) is applied. The proposed controller was tested through step change in load reactive power plus step increase in input wind power. The performance of the proposed system with the proposed controller was compared with classical model predictive control; moreover, this scheme is tested against parameter variations.     

模型预测控制在超超临界机组AGC协调控制和主汽温控制中的应用

在介绍模型预测控制（MPC）的基础上,提出了基于MPC的协调控制与主蒸汽温度控制方案,并应用于两台660MW超超临界燃煤发电机组。MPC控制效果与原PID控制效果的对比表明,采用MPC控制,负荷控制精度提高,主蒸汽压力偏差减小,变负荷速率提升,最大发电功率增加。该MPC系统已成功运行10个月,机组的电网两个细则考核指标得到很大提高,K_p值从1.5分别提升到2.8和3.5,排名从当地电网中间升为电网第二。     

预测控制技术在电厂热工过程中的应用分析

预测控制是一种适用于大滞后热工对象的控制方法,在电厂热工过程控制中有很大的应用潜力。该文介绍了预测控制提出的背景、基本原理和特点,对近年来预测控制算法、与其他控制相结合的算法以及预测控制性能的主要研究成果进行了总结与评述,并对预测控制器在电厂主要热工过程控制系统中的应用研究情况进行了回顾。理论研究结果和实际应用情况表明:预测控制在电厂热工过程控制中能取得较好的控制品质,其应用是有效、可行的。