采用基于闭环辨识IMC-PID实现串级汽温的鲁棒控制

提出了一个基于频域辨识方法设计串级汽温内模-PID控制器。首先进行汽温过程对象的模型辨识,在辨识部分,通过进行常规的设定值扰动试验,获得串级系统各回路输入输出的扰动试验数据,估算出内回路及外回路的频率响应矩阵,然后通过最小二乘法计算出内回路及外回路模型变换函数的参数矩阵。基于内模控制(IMC)的汽温串级PID控制回路的参数整定,是基于辨识出的模型采用IMC方法计算出来的。现场应用情况表明,采用基于频域辨识方法设计串级汽温内模-PID控制器的控制方案,使汽温串级控制性能大大提高,能有效地减少各种内外干扰对系统的影响。     

基于Prony辨识的次同步阻尼控制器研究

发展了基于Prony算法的辨识系统传递函数的方法,将其用于交直流混合输电系统的次同步振荡模式分析和阻尼控制设计,通过对输出信号动态时域数据的Prony辨识得到了系统的等值降阶线性模型,分析出次同步振荡的模式,在此基础上采用极点配置方法设计出抑制次同步振荡的附加直流阻尼控制器.设计步骤为:在待研机组电气距离较近处施加低幅短时间的负荷扰动,对该机组的转子角速度暂态响应进行Prony辨识,获取系统的降阶线性传递函数模型,对于选定的极点,对阻尼控制器的参数取一估计值,配置阻尼控制器后,重复Prony辨识过程,并依据辨识结果调整阻尼控制器参数,直至闭环系统的Prony辨识极点与选定的极点相近.EMTDC仿真结果证明了该方法的有效性.     

模糊自适应的汽轮机功率抗扰研究

电厂运行过程中尤其在变工况下,汽轮机主蒸汽参数不可避免地会偏离设计值而引起机组功率变化,蒸汽参数在一定范围内变化在运行中是允许的,但较大的幅值变化将会引起机组功率产生相应较大的抖动.而且,当其波动频率与电力系统自然振荡频率一致或相近时,还有可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡.因此,本文在汽轮机功控回路基础上引入模糊自适应PID控制器,替代回路原有的常规PID控制器,当回路里存在较大的主汽参数扰动时,来进行模糊自适应PID控制器的抗扰仿真实验.仿真结果表明,模糊自适应PID控制能够抑制主汽参数的扰动对功率的影响,进而维持机组出力平稳地输出.     

基于斜坡响应的实用闭环系统辨识方法及其应用

火电机组在运行过程中,一般不允许进行开环试验,这不利于控制策略的优化。为解决该问题,提出一种基于斜坡响应并考虑前馈控制的闭环系统辨识方法。通过理论分析,推导出包含PID控制器、前馈控制器和二阶惯性加纯延迟系统的闭环系统最小二乘形式,根据运行数据辨识出二阶惯性加纯延迟对象的参数值。在此基础上,提出基于鲁棒性约束的PI控制器参数整定方法,采用最大灵敏度函数作为约束,通过遗传算法对性能指标进行优化,得到优化参数。将所提出的闭环系统辨识方法及控制器参数优化方法应用于某机组的低压加热器,运行数据表明优化后的控制器能够明显提高系统的动态跟踪性能与稳态抗干扰性能,减小动态过程中的超调量和稳态过程中的水位波动范围。     

基于VSC-HVDC的统一附加阻尼最优控制方法

相比于传统发电机的电力系统稳定器（PSS）,柔性直流输电（VSC-HVDC）系统可以有效控制区域间的低频振荡。考虑到VSC-HVDC系统有功无功均能对交流系统进行独立控制,提出了基于有功无功双环控制的统一低频振荡控制器,并基于VSC的有功功率和无功功率控制分别设计附加控制回路来增加控制器的控制效果。首先采用最小二乘旋转不变（TLS-ESPRIT）辨识方法获得系统小信号模型和振荡特性,然后基于辨识出的模型,利用基于最优控制理论对控制器进行设计,并将最终所设计控制器分别附加于有功控制回路与无功控制回路。PSCAD的仿真结果表明,相比于常规的有功附加控制器,所提统一控制方法能达到更好的控制效果,并能保证鲁棒性。     

基于功率响应的汽轮机调节系统模型参数辨识方法研究

基于功率响应特性辨识汽轮机调节系统参数。采用简易模型克服了辨识算法中难以实现的发电机建模问题。通过分析参数对机组功率特性影响的关联性,对辨识流程和优化目标函数进行了设计。再以先进数值计算方法作为辨识手段辨识得到模型参数。利用PSASP对辨识结果进行仿真并与实测对比,结果表明:新方法所建模型仿真值与实测值相当接近,所建立的汽轮机调节系统模型能够较为真实地反映机组实际的响应特性,说明该方法正确有效。与原有辨识方法相比,实现了对模型参数的更加准确辨识。     

双馈风电机组抑制电力系统低频振荡的鲁棒控制策略

针对大规模风电场接入电力系统面临的低频振荡问题,提出了一种双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)附加鲁棒控制策略,通过控制双馈风电机组的转子侧无功输出向系统注入无功功率以达到提升系统阻尼的目的。首先采用TLS-ESPRIT辨识算法辨识出系统模型,然后采用基于区域极点配置的鲁棒控制理论设计附加阻尼控制器。为对所提控制方法相比于传统控制方法的优势,设计了基于极点配置的阻尼控制器。最后在PSCAD软件中搭建含风电的两区域模型验证所提控制方法的有效性。仿真结果表明DFIG附加鲁棒控制器能有效抑制电力系统低频振荡,具有较好的鲁棒性。     

先进控制技术在炼油与石油化工装置中的应用

本文介绍先进控制技术在炼油和石油化工装置中的应用,尤其提出一种基于对象模型的PID和IMC-PID先进控制方法（IMC：Internal Mode I Control——内模控制）。该方法先采用一种对象模型参数和状态方程初值同时辨识的新方法,此方法在控制系统的闭环对象模型辨识和先进控制的实际应用表明,应用辨识出的对象模型进行PID参数和IMC-PID先进控制设计,效果明显,并且使控制系统具有很好的抗干扰能力和鲁棒性。该方法的提出为控制系统参数优化和先进控制提供了一种既实用而又简便的解决方案。     

无刷直流电机调速系统的IMC-PID抗饱和控制

针对无刷直流电流电机双闭环调速系统转速调节器存在的非线性饱和特性,提出一种IMC-PID抗饱和控制方案。首先根据内模控制原理设计出转速环和电流环的IMC-PID控制器,然后引入可行性参考输入的概念,设计出基于条件技术的转速环IMC-PID抗饱和控制器,最后为验证IMC-PID抗饱和控制器的可行性,将该控制器应用于无刷直流电机双闭环调速系统中。仿真结果表明:该控制器不仅具有的良好的抗干扰性和鲁棒性,而且改善了系统的动态性能,有效抑制了饱和现象的影响。     

1000MW超超临界机组低频振荡原因分析

针对某1 000 MW机组在汽轮机调门节能优化后,1年时间内共发生了40余起原因不明、振荡幅度10~30MW、振荡周期4~27 s、持续时间从数秒到数十分钟的功率低频振荡的情况,通过剖析机组协调控制系统(coordinated control system,CCS)逻辑回路和进行建模仿真,确认功率振荡的原因是CCS功率信号宏滤波模块参数设置不当、CCS功率控制器比例控制参数过大、以及机组分散控制系统(distributed control system,DCS)逻辑组态运算顺序不正确等,而诱发因素是汽轮机调门节能优化后阀门流量特性斜率增大。通过完善CCS宏滤波算法模块参数、修正功率控制器参数以及调整DCS逻辑组态运算顺序等措施解决了该问题。     

含双馈风电机组系统的广域阻尼控制器协调优化策略

为了提高含双馈风电机组系统抑制低频振荡的能力,提出一种基于自抗扰控制器的广域阻尼控制器协调优化策略。首先对含有双馈风电机组的电力系统进行建模;然后基于系统可观/可控性综合几何指标选择广域阻尼控制回路;最后利用人工蜂群算法对自抗扰控制器和广域阻尼控制器进行协调优化,以增强系统的稳定性。通过2区域4机系统和新英格兰10机39节点系统案例验证了所提出的方法在抑制含双馈风电机组系统低频振荡方面的可行性和有效性。     

可变速抽蓄机组与直驱风电机组联合运行系统的小信号稳定分析

可变速抽蓄机组与直驱风电机组联合运行系统含有大量电力电子装置,将引发系统稳定性问题.对此,基于水泵水轮机刚性管道模型与两电平变流器的平均值模型,在同步旋转dq0坐标系下,建立了二者交流并网联合运行系统的详细数学模型,采用特征值法进行系统的小信号稳定分析,并基于参与因子分析得到了影响不同振荡模态的相应参数,并进一步根据系...     

一类不稳定大时滞过程的二自由度IMC-PID控制

针对一类不稳定大时滞过程,提出一种二自由度IMC-PID串级控制设计方法.系统内环按照IMC原理设计为经典反馈控制结构,主要用于实现不稳定对象的镇定和快速消除系统的主扰动;系统外环设计为二自由度内模控制结构,使系统设定值响应同干扰响应分离,得以分别设计控制器.理论分析和仿真结果表明,给出的控制策略能够有效地解决一类开环不稳定大时滞过程的内模控制应用问题,并且使系统同时具有良好的控制性能和鲁棒性.     

基于模型预测控制的微电网逆变器控制方法研究

针对微电网内负荷随机性大和网内分布式电源对负荷变化敏感度高的问题,利用模型预测控制中的动态矩阵预估控制对适用于微电网这一特点的专用逆变器输出控制器进行改进。对传统分布式发电系统的并网逆变器内部控制结构在保留传统功率控制器的基础上,利用基于模型控制的动态矩阵预估控制方法设计了模型预测控制器来替代传统控制结构中交流侧的电压环、电流环输出控制器和直流侧电压控制器。仿真实验验证了该逆变器控制方法提高了逆变器控制器的动态响应速度,改善了传统控制器的超调、振荡、稳态误差等问题,逆变器内部控制系统的动态性能得到提升。     

电压型逆变电源输出电压IMC-PID控制技术研究

提出了一种带PD输出电压瞬时值反馈内环的内模控制(internal model control, IMC)-PID电压型逆变电源控制方案：PD瞬时值反馈内环提高系统的动态性能，IMC-PID外环保证系统的稳态性能。给出了详细的基于极点配置的内环PD控制器和外环IMC-PID控制器设计步骤和方法。该方案只需检测输出电压，控制器结构简单，分析设计容易。仿真和实验结果表明该控制系统不仅具有优良的动、稳态性能，而且有很强的鲁棒性。相对电压、电流双环控制方案而言，该文提出的方案控制器结构和分析更加简单，成本更低，鲁棒性更强。     

单元机组协调系统的非线性内模控制

协调系统的性能直接影响单元机组运行的安全性和经济性。为了克服非线性环节以及能量供需之间关联耦合作用对协调系统控制品质的影响，本文将反馈线性化方法与多变量内模控制结构结合，针对一个通用的非线性协调系统模型，设计出非线性内模协调控制器。文中分析了多变量非线性内模控制结构的鲁棒稳定性及动态性能。在不同负荷下的仿真试验表明，所设计的控制系统具有良好的解耦效果和抗干扰能力。     

虚拟同步直驱风电场经MMC-HVDC并网的低频振荡特性分析

虚拟同步直驱风电场经功率同步环与模块化多电平换流器柔性直流(MMC-HVDC)输电互联,将存在低频振荡风险。考虑MMC-HVDC和直驱风机网侧换流器以及转子侧换流器内部的动态过程,首先建立虚拟同步直驱风电场经MMC-HVDC并网的小信号模型,并通过精细化电磁暂态仿真验证其准确性。随后,利用根轨迹方法,分析风电功率波动和交流系统强度变化对互联系统稳定性的影响,设计功率变化时虚拟同步直驱风电场的参数整定方法。结果表明,由于功率外环和MMC-HVDC送端整流站电压环作用,在风电场输出功率增大和交流系统强度降低的过程中,互联系统存在低频振荡现象。通过合理调整锁相环、虚拟同步机(VSG)有功环和MMC-HVDC送端整流站电压环的控制器参数、改变VSG阻尼项形式,可以抑制振荡并实现稳定运行。     

基于虚拟电阻的双馈风机次同步振荡分数阶PI控制

针对传统方法抑制双馈风机经不同串补电容并网引发的次同步振荡效果不佳的问题,文中提出一种基于虚拟电阻的风机分数阶比例-积分(FOPI)控制策略。首先,分析风电系统次同步振荡发生机理,并以风机并网电流为输入信号设计宽频带次同步电流滤波器,构建出虚拟电阻控制器以增强系统电气阻尼;之后,利用Oustaloup算法改进分数阶积分算子,以网侧变流器控制方程为底层模型重构FOPI电流控制环,分析积分阶次对电流跟踪动态特性的影响;然后,通过引入非线性迭代权重以及学习因子改进传统灰狼优化算法,优化控制策略参数;最后,利用Matlab/Simulink搭建仿真验证模型,结果表明所提策略能有效抑制不同串补度下的次同步振荡,表现出较强的鲁棒稳定性。