具有OLTC的混杂电力系统模型与切换稳定分析

提出了利用可编程赋时Petri网(PTPN)建立混杂电力系统模型的方法，分析了有载调压变压器(OLTC)的离散调节与连续动态负荷的相互作用。提出了分析混杂电力系统切换稳定的多Lyapunov函数方法，并运用多Lyapunov函数分析了混杂电力系统切换的稳定性。针对一个实例进行仿真分析，给出了多Lyapunov函数法分析的仿真结果。仿真结果表明所建立的模型是可行的。     

具有OLTC的混杂电力系统模型与切换稳定分析

提出了利用可编程赋时 Petri网 ( PTPN)建立混杂电力系统模型的方法 ,分析了有载调压变压器 ( OLTC)的离散调节与连续动态负荷的相互作用。提出了分析混杂电力系统切换稳定的多Lyapunov函数方法 ,并运用多 Lyapunov函数分析了混杂电力系统切换的稳定性。针对一个实例进行仿真分析 ,给出了多 Lyapunov函数法分析的仿真结果。仿真结果表明所建立的模型是可行的     

利用混杂系统理论进行电力系统建模的研究

描述了电力系统离散事件与连续动态相互作用的混杂行为，介绍了离散事件系统的模型工具Petri网与混杂系统的模型工具可编程赋时Petri网。提出了利用可编程赋时Petri网来建立混杂电力系统模型的方法。该方法将复杂的电力系统分成离散状态逻辑层和连续动态层来描述，由逻辑层进行协调各连续动态系统的模式切换。同时，文中给出了一个利用可编程赋时Petri网对具有有载调压变压器的简单电力系统的建模实例，并利用多Lyapunov函数方法进行了系统的逻辑切换稳定性分析。仿真结果表明了在有载调压变压器能够调节的范围内，系统的模式切换是稳定的，以此证实这种建模方法的有效性。     

三相APF切换和空间电压矢量联合控制方法

首先,建立三相APF切换仿射线性系统的模型。然后,根据三相电源电压的空间电压矢量图及波形图,将三相电源电压分成6个扇区。再根据凸组合稳定条件,在每个扇区内设定满足系统二次稳定的切换子系统的组合,并为系统选取共同的李亚普诺夫( Lyapunov)函数,根据切换系统稳定性理论,在这些切换子系统的组合中选取使得Lyapunov函数导数最小的子系统。最后,仿真分析和实验结果证明了所提出方法的可行性。     

三相APF考虑饱和限幅稳定性控制方法

针对APF(active power filter)在控制中的混杂特性和饱和非线性问题,提出一种将切换算法和空间电压矢量控制算法相结合并应用于考虑饱和限幅的三相APF的控制策略。该方法首先建立三相APF的切换仿射线性系统的误差模型,根据Lyapunov相关定理及凸集理论,为考虑饱和限幅的三相APF找到了一种新的、保守型更小的切换率。然后根据三相电源电压构成的空间电压矢量图及波形图,三相电源电压被分成六个扇区,再根据凸组合稳定条件,在每个扇区内找到可以保证系统二次稳定的开关子系统的组合,在这些子系统的组合中选取使得Lyapunov函数导数最小的子系统。最后仿真分析和实验结果证明了所提出方法的可行性和正确性。     

DC/DC变换器的切换仿射线性系统模型及控制

DC/DC变换器控制的主要难点之一在于它所特有的混杂特性。从切换线性系统理论及无源系统理论角度提出了DC/DC变换器建模和调节问题的新方法。首先建立基本DC/DC变换器Buck、Boost和Buck-Boost的切换仿射线性系统模型,然后根据凸组合稳定条件及无源性理论,选取电感和电容的储能函数为各切换子系统的共同Lyapunov函数,据此划分各子系统的运行区域,构造切换律保证系统在任意切换下的二次稳定,最后进行了仿真分析和验证。所提出方法不仅适用于开关变换电路的控制,亦适用于其他具有端口受控哈密顿结构的切换系统的控制。     

微分代数混杂系统稳定性及其在电力系统中的应用

结合混杂系统的一般定义,把各子系统不是由纯微分方程(ODE)描述,而是由微分代数方程(DAE)描述的混杂系统定义为微分代数混杂系统(DAHS),给出了DAHS模型的一般形式,继而,提出了DAHS的稳定性理论框架,利用多李雅普诺夫函数法得出了此类混杂系统稳定性及渐近稳定性的一般性结论.在抽象概括电力系统模型的基础上,指出电力系统为典型的混杂系统.最后的仿真结果表明,所提出的微分代数混杂系统的渐近稳定性结论可以成功地应用于电力系统电压稳定性问题的研究.     

一类切换系统的连续分段Lyapunov函数

切换系统是一类重要的混合动态系统，其稳定性不但与子系统是否稳定有关，还与切换控制函数有关。本文分析了在特定切换控制函数作用下，切换系统的稳定性，用连续分段Lyapunov函数讨论了切换系统稳定的充分条件。它不但适用于线性切换系统，对非线性系统也适用。连续分段Lyapunov函数的条件比公共Lyapunov函数和多Lyapunov函数的条件容易满足，能够分析含有不稳定子系统的切换系统的稳定性。最后给出两个例子说明了连续分段Lyapunov函数方法的有效性。     

一类切换线性中立时滞系统稳定性的分析

提出了切换中立时滞系统的概念.研究了线性切换中立时滞系统渐近稳定性问题,并分别利用单Lyapunov函数法和多Lyapunov函数法,以线性矩阵不等式的形式分别给出一类切换线性中立时滞系统渐近稳定的充分条件及切换律的设计.然后假设存在有限个备选的控制增益已知的控制器,并在任何单一的状态反馈控制器都不能镇定系统时,设计该类系统的混杂状态反馈控制器,使闭环系统渐近稳定.最后用部分元件等效电路（PEEC）的仿真例子验证了结论的有效性.     

基于混杂系统的DC-DC变换器建模与控制

电力电子电路作为开关型切换系统，其连续时间变量与离散事件相互混杂、相互作用，因此也是一个混杂系统。运用混杂系统的相关理论，给出了对二阶DC/DC变换器在连续工作模式(continuous current mode，CCM)下统一的混杂系统模型。运用Lyapunov直接法分析系统稳定性，根据稳定条件，提出了一种新型的类滑模控制策略，并以Boost电路为例进行了仿真和实验研究，验证了该方法的有效性，同时提出了改进措施，以满足实际应用需要。因此，与传统的状态空间平均法相比，基于混杂系统理论构建的模型中没有线性近似处理，理论上可以得到比较精确的模型，实现对电力电子电路进行更好的分析与控制。     

基于切换模型的双向AC-DC变换器控制策略

双向AC-DC变换器作为交直流混合微电网的重要组成部分,对系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要作用。本文基于切换系统理论,提出一种双向AC-DC切换控制方法。该方法首先建立双向AC-DC切换动态模型,选取系统的储能函数作为共同Lyapunov函数。基于此,设计了系统最优切换律并分析了该切换律条件下系统在切换平衡点处的稳定性。为了便于控制器数字化实现,建立了切换系统单步预测模型并对切换策略离散化。仿真和实验结果验证了本文所采用的建模方法和控制策略的有效性。     

基于反推方法的滑模自适应励磁控制

针对电力系统参数摄动和外界干扰等因素对励磁系统的影响,经过对传统模型状态变量的变换,建立了励磁控制系统模型,设计了基于backstepping方法的模糊滑模励磁控制器。该方法通过逐步构造Lyapunov函数和设计切换函数,从而得到了最终的控制规律。最后对所设计的算法进行了仿真研究,与常规PID+PSS控制方法相比,系统在动静态响应性能上均优于PID+PSS控制。通过仿真表明这种控制方法不仅有效而且还能达到比较满意的控制效果。     

非理想条件下MMC-SAPF的Lyapunov函数控制策略

模块化多电平变流器(MMC)逐渐被应用于并联型有源滤波器(SAPF)。针对电力系统的非理想运行状态,提出了一种基于Lyapunov函数的正负序分离的控制策略,该控制策略可根据SAPF的容量灵活地选择补偿信号。首先根据MMC型SAPF(MMC-SAPF)的数学模型,建立经正负序分离后MMC-SAPF的Lyapunov函数控制器模型,选择最优控制增益;其次加入适用于电网非理想条件下的准比例谐振环流控制、电容电压控制器以提高系统性能;最后基于MATLAB/Simulink软件仿真平台和硬件实验平台,分别在理想、非理想条件下验证了所提Lyapunov函数控制策略对MMC-SAPF的有效性和优越性。仿真和实验结果表明所提Lyapunov函数控制策略能够快速、准确地补偿电流谐波,具有调节参数少、鲁棒性强、控制精度高等优点。     

过热汽温的稳定自适应预测函数控制

针对火电厂锅炉过热蒸汽温度的动特性设计了一种基于Laguerre模型的稳定自适应预测函数控制器。通过对闭环系统状态方程的稳定性分析，依据Lyapunov稳定性定理得到了控制系统稳定的必要条件。对于不同负荷情况下模型发生跳变所引起的不稳定，该文提出一种衰减因子补偿校正方法，并使用混沌算法在线寻优调节衰减因子，提高了控制品质。仿真研究中根据多模型切换性能指标函数来判断模型跳变，当负荷变化时，在线辨识模型参数，得到较好的控制结果，证明该算法的有效性。     

双向DC-DC变换器基于切换系统的建模与储能控制

吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径。通过分析储能节能系统结构,得出储能系统等效电路;在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC变换器切换系统模型,构造了系统的Lyapunov函数,通过Lyapunov函数推导出系统切换控制律。在储能和放电两种工况下的仿真结果表明,系统能够完全吸收并利用电机回馈电能,保持直流母线电压稳定,实现系统节能。     

一种包含不确定参数的暂态稳定分析方法

动态电力系统是一个非线性、多变量、强耦合的系统,由于大量参数的不确定,建立精确的模型比较困难。该文基于UUB(一致最终有界)定理,提出一种利用二次型的Lyapunov函数分析多机均匀阻尼经典模型中参数不确定性对暂态稳定影响的解析方法。通过比较某一运行方式下的计算指标与极限指标来判断该系统的参数偏差是否会引起暂态稳定性的变化。对两个算例进行了一系列仿真,结果表明该方法结果尽管保守,但简单、可靠、容易实现。     

不平衡电网电压下MMC-UPQC的Lyapunov函数控制方法

统一电能质量控制器(UPQC)结合模块化多电平换流器(MMC)而成的MMC-UPQC系统能够解决高压下电能质量问题，但目前MMC-UPQC常用PID等线性控制来补偿电流和电压，但因MMC-UPQC为非线性、多变量对象，因此，PID等线性控制难以得到满意的补偿效果。为此，提出将非线性Lyapunov函数控制用于MMC-UPQC电流和电压的补偿控制。首先，对不平衡电网下MMC-UPQC进行数学建模；接着，对不平衡电网下MMC-UPQC的电气量进行正负序分离；然后，将提出的Lyapunov函数控制用于不平衡电网下MMC-UPQC的电能质量补偿，并证明了Lyapunov函数控制系统的稳定性，推出了Lyapunov函数控制增益的稳定范围；最后，在仿真系统平台上对Lyapunov函数控制和传统PID控制两种方法进行仿真实验比较，仿真结果验证了Lyapunov函数控制方法能够更好地补偿MMC-UPQC电流和电压的电能质量。     

一类切换T-S型模糊系统二次镇定保成本控制

针对一类不确定切换T-S型模糊系统,对保成本鲁棒控制问题进行了研究。利用单Lyapunov函数法,给出了混杂状态反馈保成本控制器的设计方案,使得闭环系统对所有允许的不确定性,在所设计的混杂状态反馈控制器下是二次稳定的,应用线性矩阵不等式的可解性给出闭环系统二次稳定的充分条件,同时给出了二次型成本函数的一个上界。模型中的每个切换系统的子系统是不确定模糊系统,取常用的平行分布补偿PDC控制器,主要条件以凸组合的形式给出,具有较强的可解性。仿真结果验证了所设计方法的有效性。     

基于Hamilton理论的广域非线性时滞多机电力系统的稳定与控制

针对非线性时滞多机电力系统,将局域信号与远程信号都纳入控制器设计中,根据全局条件下信号时滞的差异性,建立广域时滞非线性多机电力系统的端口可控Hamilton (PCH)模型。该模型以汽门开度为控制量,考虑了扰动给系统带来的影响。以此模型为基础,针对某个形式的H函数给出了含有该H函数作为部分能量函数的Lyapunov泛函及一系列相应的稳定条件。通过“能量整形”技术,将一般电力系统的PCH模型转化为具有特定形式H函数的PCH模型,并应用给出的稳定条件设计相应的全状态反馈控制。最后以3机9节点系统为例,以时域仿真的结果验证了扰动下非线性时滞控制器的有效性。     

随机激励下基于微分包含理论的电力系统低频振荡分析

可再生能源大规模、高密度的接入显著改变了电力系统静/动态特性,对系统建模、仿真、分析和控制带来了挑战。该文针对含不确定性的电力系统稳定性分析问题,引入微分包含理论,建立一种随机激励下电力系统低频振荡分析模型。针对含不确定性的电力系统稳定性问题,采用线性多胞体(polytopic linear differential inclusion,PLDI)微分方法,将包含不确定性的随机激励表征为有限个元素的凸包。基于凸包李雅谱诺夫(Lyapunov)函数法推导多胞体系统稳定判据,并给出强阻尼系统约束条件;进而,基于Hankel范数逼近法,给出一种适用于大规模柔性互联系统的低频振荡分析方法。以简单两机系统、10机39节点系统验证所提出方法及稳定判据。仿真结果表明,该文所提方法能准确地刻画随机激励下的电力系统本质。