具有代数约束的STATCOM与凸极式发电机励磁协调控制研究

主要研究含有静态同步补偿器装置的电力系统协调控制方法,以单机无穷大(single machine infinite bus,SMIB)系统为例,采用凸极式发电机(χd'≠χa)模型,并利用几何反馈线性化方法,进行励磁与静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)的协调控制.在所研究的系统模型中,假定STATCOM输出的电压向量方向与无穷大系统电压向量的夹角为任意的δs,建立凸极式发电机与STATCOM所组成的具有约束代数方程的非线性系统模型,弥补了凸极式发电机励磁与STATCOM协调控制技术研究的不足.克服了以往的STATCOM模型需要假设STATCOM输出电压向量在d轴的强约束条件,使得所研究的STATCOM模型与控制方法更加符合实际的工程应用.仿真结果表明了所提出的模型和协调控制方法的合理性和有效性.     

凸极式发电机励磁与非理想STATCOM的协调控制

传统的含STATCOM的电力系统控制方法均采用STATCOM理想模型,即假定接入点的电压与电流相位差恒为90度,而在实际运行中根据不同的工况此角度可为任意值。考虑非理想STATCOM和凸极式发电机模型,首先建立了系统具有代数约束的非线性模型,分析STATCOM接入点的电压与电流相位差为任意角时控制情况的复杂性;进而利用几何反馈线性化理论并结合经典的线性二次型最优控制方法,给出了凸极式发电机励磁与STATCOM装置的协调控制设计方法;最后用一仿真算例验证了所提出方法的正确性和有效性。     

STATCOM与发电机励磁的多指标协调控制

针对单机无穷大系统,使用多指标非线性控制方法,建立6阶非线性数学模型,实现凸极式发电机励磁与STATCOM的协调控制。从STATCOM内部结构入手,采用STATCOM的脉冲控制角θ和STATCOM超前系统电压角α为控制量,克服了以往的STATCOM模型的约束条件,提高了STATCOM与发电机励磁协调控制的动、静态性能。仿真结果同线性最优控制方法比较,并验证了所建STATCOM模型和所求非线性控制率u的合理性和有效性。     

基于微分代数系统的STATCOM与发电机励磁的多指标非线性协调控制(英文)

从静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的内部结构入手,选用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控制模型,可有效克服以往STATCOM模型需假设强约束条件的缺点。基于微分代数系统,结合多指标非线性控制(multi-index nonlinear control,MNC)设计理念,完成STATCOM与凸极式发电机励磁的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。仿真结果同线性最优控制法进行对比,表明本文所设计的6阶协调控制模型是合理而有效的;利用MNC法设计的协调控制策略能有效提升系统的动、静态性能。     

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。     

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。     

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。     

多机系统中STATCOM与发电机励磁的非线性分散协调控制设计

针对含静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的多机系统中,STATCOM与发电机励磁协调控制问题,引用目标全息反馈方法,进行非线性协调控制设计。首先,建立了多机系统下含STATCOM的微分代数模型;其次,运用目标全息反馈方法,设计出STATCOM与励磁的分散协调控制律。该控制律仅需要测量控制对象的本地物理量,不需要采集异地物理量,具有很好的鲁棒性。控制律设计过程中发现,目标全息反馈方法不仅适用于非线性微分系统的控制问题,同样适用于非线性微分代数系统控制律的设计。最后,以3机9节点系统为例,进行仿真验证所提方案的有效性。仿真结果表明,多种扰动类型下,该控制律不仅能很好改善系统功角稳定,而且能保证发电机端电压和STATCOM连接点电压快速实现无差调节。     

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。     

静止同步补偿装置与发电机励磁的无源协调反步控制设计

针对具有静止同步补偿装置(static synchronous compensator,STATCOM)的单机无穷大系统,研究了发电机励磁无源协调控制,采用耗散性和无源性理论的反步设计方法构造了系统的存储函数。根据协调无源性的特点,得到了STATCOM与发电机励磁协调控制器,使得系统在STATCOM和励磁的共同作用下,保持系统功角和电压的稳定。设计过程充分利用了系统的非线性性质,不采用任何线性化的处理,保证了所提出的控制律在非线性系统中的适用性,并有效地提高了电力系统的暂态稳定性能。仿真结果证实了该控制律的有效性和正确性。     

STATCOM与发电机励磁非线性控制器设计

提出了一种有利于进行控制设计的STATCOM模型.采用直接反馈线性化、零动态原理,设计了STATCOM无功电流与发电机励磁非线性控制器,该控制可以同时满足发电机励磁与STATCOM装设处电压的稳定性.对单机-无穷大系统进行了数字仿真,结果表明该控制器具有很好的实用效果和优越性.     

STATCOM在风力发电场中的应用

在同步旋转坐标系下采用STATCOM(static synchronous compensator)和异步发电机风力发电系统的暂态数学模型,采用基于非线性反馈线性化的逆系统方法,构造出STATCOM的伪线性系统,然后采用滑模变结构控制理论设计出STATCOM的滑模变结构控制器。然后,以随机风和电网大扰动为例,采用STATCOM对并网风电场的电能质量和稳定性问题进行仿真。结果表明:采用该控制策略的STATCOM可很好地改善风电场的电能质量和稳定性。     

风电场中静止同步补偿器的输入–输出反馈线性化控制

提出一种风电场中静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的非线性控制方法,以提高其动态性能。首先给出STATCOM的动态模型,然后应用输入-输出反馈线性化方法得到精确的线性化模型。将STATCOM应用到风电场中,比较加入STATCOM前后的电压变化情况,结果表明,输入-输出反馈线性化方法对STATCOM具有良好的控制性能,同时STATCOM的应用也提高了风电场的电能质量。     

基于Crowbar保护的双馈风力发电机低电压控制策略研究

针对双馈风力发电机在电压大幅骤降时投入Crowbar电路后引起直流侧过电压和动态无功补偿的问题,基于反馈线性化理论,提出了对网侧变频器进行非线性控制策略。通过协调控制STATCOM对电网进行动态无功补偿。仿真表明:网侧非线性控制器在电压骤降过程中能很好地抑制直流侧过电压;通过引入STATCOM补偿装置,很好地满足系统无功需求,证实了所提出控制策略的正确性,提高了系统的低电压穿越能力。     

基于RSC反馈线性化的含SVG双馈风机系统次同步振荡抑制

针对含静止无功发生器(SVG)的双馈风机(DFIG)系统中的次同步振荡,提出了一种针对转子侧变流器(RSC)的反馈线性化控制方法,并分析验证了其在小/大扰动下的振荡抑制效果。首先,建立了含SVG的双馈系统22阶时域模型;其次,结合反馈线性化原理,针对RSC内环控制设计了相应的控制方法。再次,对比了小扰动下,不同参数变化时,PI控制与反馈线性化控制对系统稳定性的影响。最后,考虑限幅环节作用,分析了大扰动下,系统RSC内环采用PI控制和反馈线性化控制时的稳定性。结果表明,反馈线性化控制能有效增大平衡点的吸引域,提升系统稳定性。     

TSC+STATCOM的混合无功补偿装置协调控制策略研究

提出一种由TSC和STATCOM构成的混合无功补偿装置,兼具TSC大容量、低成本和STATCOM准确无功补偿的优点。采用分层控制结构,利用专家系统来推理协调二者运行。对TSC频繁投切的情况,为避免电容器组投入时的涌流,TSC采用预充电技术,并于电网电压峰值时刻投入。考虑到STATCOM的数学模型为一强耦合、非线性系统,采用逆系统方法对其进行线性化解耦,再用变结构理论进行设计。仿真结果表明,在采用所提控制策略下,该混合无功补偿装置具有良好的补偿效果。     

多机系统发电机时滞反馈励磁与STATCOM的非线性鲁棒协调控制

广域反馈信号的时滞性使得包含广域信号的电力系统变成时滞动力系统。利用Pade近似逼近时滞环节,将时滞影响隐含在系统动态方程的系数中,静止同步补偿器(STATCOM)的动态特性用一阶微分方程形式的可控无功电流源表示,推导了含多台STATCOM的多机系统的电磁功率表达式。基于伪广义Hamilton系统理论,将包含STATCOM和时滞反馈励磁的多机系统表示成伪广义耗散Hamilton系统形式。利用L2干扰抑制控制方法得到考虑广域信号时滞性及转移电导的发电机励磁和STATCOM的协调控制策略。4机2区域系统的仿真结果表明,与传统的分散控制器相比,所提考虑时滞影响的非线性鲁棒协调控制器能够有效地抑制系统振荡,且具有一定的时滞不敏感性。