采用大功率电力电子全控器件的新型励磁系统

为了提高电力系统的稳定性,提出了一种基于全控器件的新型励磁系统,该励磁系统能通过励磁控制,以及与机端系统交换无功功率,为系统提供双重阻尼。新型励磁系统采用最优协调控制策略,在PSASP环境下进行的单机无穷大系统的数字仿真结果表明,新型励磁系统能够适应运行方式的大范围变化,在大小扰动下较常规自并励励磁系统表现出更好的动态性能。     

交直流电力系统关联测量分散励磁控制

介绍了交直流电力系统关联测量分散励磁控制的建模方法和控制规律的求取, 所得控制规律既可以分散实现,又能保证全局稳定且性能最优.通过一个典型交直流电力系统(EPRI-36系统)的小干扰稳定计算和暂态仿真表明,关联测量分散励磁控制下的闭环系统在功角稳定性、电压调节精度以及小干扰稳定性方面均优于常规励磁附加PSS.从特征值比较看,关联测量分散励磁控制下的小干扰稳定性可以接近全状态量反馈控制时的性能.     

最优控制在提高移动电站动态稳定性中的研究

从理论角度分析移动电站电力系统的动态过程,并进行了线性化,将整个过程表示为一个微分方程,通过对该方程的特征根分析,得到在一定条件下系统的总阻尼是守恒的结论,并且分析了不同放大倍数和励磁时间常数时系统的阻尼特性和系统的振荡情况。为了提高移动电站动态稳定性,引入最优励磁控制方式,对线性化的动态系统,求解相应的Riccati方程,得到控制规律,并采用MATLAB仿真电站动态时电压变化,结果表明最优励磁控制方式优于传统励磁控制方式的动态特性。     

双轴励磁同步发电机的实用线性最优励磁控制

本文研究了双轴励磁同步发电机的实用线性最优励磁控制。以易于测量的物理量作为状态变量,并推导出相应的双轴机系统线性状态方程以及线性最优励磁控制规律.计算机仿真结果表明:采用该励磁控制的双轮机能较大幅度地提高系统的静态稳定性和暂态稳定性.     

双轴励磁同步发电机的微分反馈非线性最优励磁控制

本文在微分几何理论的基础上，提出了更简明、更适合工程用的面向多输入系统的微分反馈补偿物理精确线性化方法，解决了电力系统控制设计中的强非线性问题及鲁棒性问题，并据此推导了双轴励磁同步发电机的微分反馈非线性最优励磁控制规律。仿真结果表明，所设计的控制方式能较大幅度地提高系统的动态稳定性和暂态稳定性。     

阻尼线性最优励磁控制器的设计与仿真分析

为了进一步改善传统线性最优励磁控制中的动态性能和调节精度,保证电力系统运行的稳定性,本文设计了一种新的阻尼线性最优励磁控制器(DLOEC)。传统的线性最优励磁控制器(LOEC)状态方程使用Q矩阵表示,而DLOEC基于无阻尼机械振荡频率的不变性,为控制系统提供了给定的衰减系数,从而提高了控制器的动态性能。经过Matlab仿真,结果表明:与常规的电力系统稳定性控制能力相比,本文设计的DLOEC能够有效提高电力系统稳定性,同时具有良好的动态响应速度和阻尼特性。     

交流励磁发电机的非线性最优励磁控制

本文将状态反馈线性化的思路应用于交流励磁发电机的励磁控制系统中,得出一套新型实用的交流励磁发电机非线性励磁控制规律.利用该模型通过最优励磁策略对单机无穷大系统进行仿真研究.仿真结果表明,所设计的控制方式能有效地提高系统的动态稳定性和暂态稳定性.     

同步发电机的变结构模型参考自适应励磁控制器

本文以提高电力系统的正常运行水平和动态稳定性为目的，提出了一种变结构模型参考自适应励磁控制器。该控制器较好地利用了模型参考自适应控制所具有的对系统参数变化的适应能力和变结构控制所具有的对系统扰动的鲁棒性特点，计算机仿真结果表明，本文所提出的励磁控制器具有良好的动态品质，可以有效地改善系统的动态特性。     

直接测量δ和S的同步发电机低励磁保护与控制研究

在分析现有励磁保护所存在的缺点的基础上,提出了直接测量功率角（δ）的励磁保护,增加了稳定性控制功能,提出了自动减出力的方案,并进行了动态数值仿真计算,证明了很好的保护与控制功能。     

同步电机最优励磁控制系统的研究与仿真

最优励磁控制规律是全部状态量的最优线性组合,很好地克服了传统控制方式中的单纯按机端电压偏差进行比例式调节的弱点。根据线性最优控制理论,设计了线性最优励磁控制系统。动态仿真分析表明,设计出的最优励磁系统能够有效地增加系统的阻尼,提高系统的稳定性,且能够很好地抑制系统的低频振荡,并具有较好的鲁棒性。     

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。     

全控器件励磁系统改善电力系统阻尼特性的研究

全控器件励磁系统能够拥有两条通道为电力系统提供阻尼:励磁控制以及无功注入.本文着重研究无功注入改善电力系统阻尼特性的能力.在介绍了基于电压源型换流器(VoltageSourceConverter,VSC)的全控器件励磁系统的基本结构及其等效模型的基础之上,建立了装有全控器件励磁系统的单机无穷大系统的Philips-He...     

Dual heuristic programming excitation neurocontrol for generators in a multimachine power system

The design of nonlinear optimal neurocontrollers that replace the conventional automatic voltage regulators for excitation control of turbogenerators in a multimachine power system is presented in this paper. The neurocontroller design is based on dual heuristic programming (DHP), a powerful adaptive critic technique. The feedback variables are completely based on local measurements from the generators. Simulations on a three-machine power system demonstrate that DHP-based neurocontrol is much more effective than the conventional proportional-integral-derivative control for improving dynamic performance and stability of the power grid under small and large disturbances. This paper also shows how to design optimal multiple neurocontrollers for nonlinear systems, such as power systems, without having to do continually online training of the neural networks, thus avoiding risks of neural network instability.     

多机电力系统励磁控制的人工神经网络逆系统方法

基于各发电机的完整的实用三阶模型，通过将发电机内部的不可测变量转化为发电机端的可测变量，在未做任何近似或简化的情况下，实现了仅采用本地可测量的多机系统中各发电机励磁控制的精确线性化。在具体的励磁控制器设计中，选取机端电压作为被控量再附加电力系统稳定器(PSS)环节进行辅助控制，使得同时满足系统对电压稳定性和功角稳定性的控制要求；采用人工神经网络(ANN)逆系统方法实现精确线性化，避免了对系统精确数学模型的依赖，使文中方法更实用。针对一个2区域4机系统的仿真结果表明，安装ANN逆励磁控制器可以极大地提高被控机组的稳定性能，同时，全系统的稳定性也可以得到明显的提高。     

计及非线性负荷的AC/DC系统控制策略

详细研究了带非线性负荷的交直流并联系统发电机励磁控制和直流系统控制,将M导数、M括号以及MIMO微分代数系统反馈线性化技术应用到交直流并联多机系统非线性控制器设计中,提出了具有微分代数形式的零动态设计.通过合理选择输出量作为坐标变换量,得到微分代数系统模型的Bronovsky标准形式.针对一个含有AC/DC的多机系统进行仿真, 研究结果表明,所设计的非线性控制器与传统的PID控制器相比具有较好的阻尼特性, 该控制器能进一步提高系统的动态稳定性.     

基于改进型LOEC的同步发电机扰动下的最优励磁控制系统

LOEC考虑了电力系统多个控制目标的综合,并采用最优化设计,因而在平衡点附近具有较好的动态性能和适应性,但当扰动过大时,系统性能将变差,同时控制缺少对端电压的控制。提出了具有宽适应范围的励磁控制系统的最优励磁控制器。设计方法对变量的选择进行了改变,以转速偏差微分代替了常用最优励磁控制系统的电磁功率偏差,并增加对端电压的控制。改进后的励磁控制系统适应性得到提高。仿真计算结果表明,改进的励磁控制器具有调节范围宽,抗扰动性强的特点。     

一种高性能的非线性励磁控制

考虑到在基于微分几何的非线性控制中，输出函数的选取会直接影响到变换后的线性空间的构成，从而影响到控制器的最终控制效果这一事实，该文提出了通过将输出函数选取为多状态变量组合形式的简便方法来解决非线性控制系统的动、静态性能的综合协调问题，从而有效地提高控制系统的整体综合性能；将此方法用于发电机的非线性励磁控制系统中，成功地找到了一种具有较高控制性能的非线性励磁控制律。仿真结果显示，该控制律既能很好地提高发电机端电压控制精度，又能有效地提高发电机组的运行稳定性，并表明所提出的控制器能有效地协调系统中各状态量的动、静态性能，具有较好的工业运用价值。     

Design of a nonlinear power system stabilizer using synergetic control theory

Electromechanical oscillations of small magnitude and low frequency exist in the interconnected power system and often persist for long periods of time. Power system stabilizers (PSSs) are traditionally used to provide damping torque for the synchronous generators to suppress the oscillations by generating supplementary control signals for the generator excitation system. Numerous techniques have previously been proposed to design PSSs but many of them are synthesized based on a linearized model. This paper presents a nonlinear power system stabilizer based on synergetic control theory. Synergetic synthesis of the PSS is based fully on a simplified nonlinear model of the power system. The dynamic characteristics of the proposed PSS are studied in a typical single-machine infinite-bus power system and compared with the cases with a conventional PSS and without a PSS. Simulation results show the proposed PSS is robust for such nonlinear dynamic system and achieves better performance than the conventional PSS in damping oscillations.     

Analysis and assessment of VSC excitation system for power system stability enhancement

The voltage source converter (VSC) excitation system is a novel excitation system based on pulse-width modulation (PWM) voltage source converter, which is proposed as improved alternatives to the conventional thyristor excitation systems. This paper aims to provide theoretical confirmation of power system stability enhancement by the VSC excitation system. The reactive current injected to generator terminals by the VSC excitation system can be controlled flexibly. Its capability of enhancing power system stability is investigated in this paper. The simplified model of VSC excitation system suitable for use in system stability studies is developed. An extended Philips–Heffron model of a single-machine infinite bus (SMIB) system with VSC excitation system is established and applied to analyze the damping torque contribution of the injected reactive current to the power system. This paper also gives a brief explanation on why the VSC excitation system can enhance the transient stability in light of equal area criterion. The results of calculations and simulations show that the injected reactive current of VSC excitation system contributes to system damping significantly and has a great effect on the transient stability. When compared with conventional thyristor excitation systems, the VSC excitation system can not only improve the small-signal performance of the power system, but also can improve the system transient stability limit.     

考虑信息结构约束的多机系统励磁控制协调

提出了一种考虑信息结构约束时协调设计励磁控制器的新方法。首先基于信息结构的概念,将控制器的设计转化为特定信息结构下的最优控制问题,然后将推广的最小误差激励法用于该问题的求解,从而求出反馈增益矩阵。仿真结果表明,与分散协调励磁控制相比,引入有价值的远方信号所得到的励磁控制策略能够增强阻尼,提高系统稳定性。