STATCOM鲁棒非线性控制

讨论了STATCOM的鲁棒非线性控制设计问题。利用直接反馈线性化技术（DFL）把STATCOM非线性模型转换成线性模型,并利用鲁棒控制器的设计方法消除模型中不确定参数的影响。设计过程中只需要不确定参数的边界,所设计控制器简单、有效,并能保证系统在所有参数范围内的渐进稳定性。3母线电力系统的仿真结果表明该控制器在系统具有不确定参数时能取得良好的电压调节性能。     

带电压调节的非线性鲁棒励磁控制策略研究

针对电力系统的非线性特性和内外扰动的影响,结合微分几何精确反馈线性化和非线性鲁棒H∞控制理论,提出了一种新的励磁控制器设计方法,在励磁控制规律引入了机端电压反馈,使得所设计的控制器不仅提高了电力系统暂态稳定性,而且在机械功率由于负荷或调速而变化时机端电压仍能回复到给定点上运行。将该控制方法运用到单机无穷大电力系统设计中,用Matlab/Simulink进行三相短路实验和机械功率扰动实验,结果表明:与非线性励磁控制器及传统的PID控制器相比,所设计的带电压调节功能的非线性鲁棒H∞控制器在提高电力系统的稳定性及稳定机端电压方面有很好的控制效果。     

同步发电机的非线性鲁棒电压控制

提出了一种同步发电机非线性鲁棒电压控制器设计方法,解决了目前多数非线性励磁控制方法依赖于系统的特定运行点并且难以考虑电压调节精度的局限。针对发电机经变压器接入电力系统的数学模型,将其转换为以机端电压偏差、角速度偏差和有功功率偏差为状态变量的不确定线性系统,进而采用基于LMI的鲁棒控制理论设计出非线性电压控制器。与现有的非线性励磁控制器相比,所提出的电压控制器不依赖于系统的特定运行点,能适应网络参数与运行方式变化,实现机端电压调节功能。控制器对模型干扰有强鲁棒性,无须针对单机无穷大系统和多机电力系统分别设计。此外,控制器无须测量发电机转子角及任何变量的微分与积分。利用PSCAD/EMTDC对某单机无穷大系统及WSCC四机系统分别测试,仿真结果验证了控制器的良好性能。     

大型光伏储能电站与同步发电机励磁的非线性协调控制策略

在大规模光伏储能电站接入系统的容量和比重不断增加的情况下,光伏电站应具备一定的电压和功率调节能力来支撑电网的稳定运行。以大型光伏储能电站接入的多机电力系统为研究对象,推导其微分代数系统结构模型,提出了采用光伏储能电站逆变器与同步发电机励磁协调来提高系统稳定水平的非线性控制策略。该策略避免了不同控制器单独设计造成的配合不协调问题,同时可以对电压和有功等多个目标量进行控制。由于采用非线性设计方法,控制器可在大范围适用而不局限于设计点附近。仿真结果表明,所设计的控制器可以有效提高系统的电压和功率调节能力,保障系统安全稳定运行。     

多机系统励磁与SSSC的非线性鲁棒协调控制

针对多机电力系统中,发电机励磁和静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的协调控制问题,引入广义Hamilton系统理论,进行非线性协调控制器设计。SSSC采用考虑内部动态的三阶模型,并将SSSC与各台发电机的相互作用用附加电磁功率表示。将包含发电机励磁和SSSC的多机电力系统描述成广义耗散Hamilton系统形式,利用边界函数法和L2干扰抑制控制方法设计了发电机励磁和SSSC的协调控制器。四机两区域系统的仿真结果表明:与传统的分散控制器相比,所提的非线性协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性和电压调节性能。     

基于扰动估计观测器的非线性分散控制

为提高多机电力系统的稳定性,提出了一种新型的非线性分散控制器（NDC）。该控制器的设计是基于输入输出反馈线性化控制策略,并采用估计的状态和定义为一个虚拟状态的扰动来反映系统的非线性、不确定和各子系统的外部动态的综合作用。鲁棒滑动模态观测器被用来估计系统的状态和扰动。该控制器的设计不需要系统详细的知识,易于实现分散控制。3机系统的仿真结果表明了所提非线性分散控制器能有效地提高系统的稳定性。     

基于多目标进化算法的TCSC非线性控制器设计

提出了一种利用多目标进化算法设计可控串联补偿（TCSC）非线性稳定控制器的方案，设计目标是选取合适的控制器参数，达到提高电力系统暂态稳定性的效果。将非线性控制器反馈增益的选择归结为参数优化问题，并且在优化过程中同时考虑电力系统响应的多项性能指标。采用该方法优化的非线性控制器参数可以较有效地阻尼电力系统振荡。     

含STATCOM多机系统的广义Hamilton非线性控制设计

为提高系统电压的稳定性,针对电力系统非线性微分代数系统,在含STATCOM的结构保持多机系统中设计了相应的非线性稳定控制器,提出了有利于控制设计的功率注入STATCOM新模型;运用广义Hamilton系统理论设计了含STATCOM的结构保持多机系统的控制策略,并提高系统对扰动的鲁棒性。对含有STATCOM的典型3机9节点系统进行仿真的结果表明了所提出控制策略延长了系统临界故障时间,证明该策略可提高系统暂态稳定性。     

具有双励机的混合多机电力系统非线性综合控制器的研究

本文以电力系统的非线性模型为基础，依据坐标变换和反馈控制理论，推导设计了具有双轴励磁同步发电机（双励机）的混合多机电力系统的励磁和汽门非线性综合控制器。仿真表明，本文提出的控制方案不仅可以提高电力系统的暂态稳定性，而且可以有效地改善系统的动态特性。     

PSS与SVC多目标协调设计

随着电力系统的发展,元器件／装置相互间协调运行问题引起人们更多的关注,为此提出一种基于多目标进化算法（MOEA）的控制器设计方法,并在一多机电力系统中,给出了采用该方法进行多台电力系统稳定器（PSS）及静止无功补偿器（SVC）的协调控制设计的实例。仿真结果表明,所提出的协调控制器设计方法是有效的。PSS与SVC的协调运行可以有效地阻尼电力系统中的模态振荡和稳定节点电压。     

Voltage Stability Boundary Affected by Nonlinear SVC Control

This paper discusses voltage stability enhancement by a nonlinear Static Var Compensator (SVC) controller. The proposed controller is designed through direct feedback linearization (DFL) technique. The effectiveness of the controller on voltage stability enhancement is studied on a three-machine nine-bus power system. It is found that voltage stability region is expanded significantly by the nonlinear SVC control.     

基于变结构控制的VSC-HVDC非线性附加控制器的设计

一种新型高压直流输电(HVDC)系统是以电压源换流器(VSC)和脉宽调制(PWM)技术为基础的,具有快速、灵活的有功功率和无功功率控制能力,能改善系统的稳定性。对VSC-HVDC系统的附加控制器进行了研究,使其达到抑制系统中区域间的低频振荡的目的。将并联的多机系统等值为两机两区域系统,直流线路功率调节用一阶惯性环节等效,建立了考虑机电振荡的三阶模型;用非线性控制理论设计了基于变结构控制的VSC-HVDC附加阻尼控制器。仿真结果表明VSC-HVDC配备该阻尼控制器后,可显著增加系统振荡阻尼,迅速恢复系统稳定。     

Transient stability improvement by nonlinear controllers based on tracking

This paper deals with the control problem in multi-machine electric power systems, which represent complex great scale nonlinear systems. Thus, the controller design is a challenging problem. These systems are subjected to different perturbations, such as short circuits, connection and/or disconnection of loads, lines, or generators. Then, the utilization of controllers which guarantee good performance under those perturbations is required in order to provide electrical energy to the loads with admissible stability margins. The proposed controllers are based on a systematic strategy, which calculate nonlinear controllers for generating units in a power plant, both for voltage and velocity regulation. The formulation allows designing controllers in a multi-machine power system without intricate calculations. Results on a power system of the open research indicate the proposition’s suitability. The problem is formulated as a tracking problem. The designed controllers may be implemented in any electric power system.     

考虑控制量限幅的发电机非线性分散鲁棒汽门控制

提出了一种冗余控制量情况下考虑控制量限幅的非线性反馈控制方法,这种方法通过在动态过程的任一时间点上求解一个具有不等式约束的最优化问题得到该时刻各控制量值,使实际能够给出的虚拟控制量尽量达到保证系统渐近稳定所需要的虚拟控制量要求。将该方法与引入量测变量的建模方法相结合,设计了可同时考虑高压、中低压缸汽门控制的多机系统非线性分散鲁棒汽门控制器。对一个多机交直流系统的数字仿真表明,所设计的控制器是有效的。     

多机系统中励磁与SVC的协调控制

主要研究基于结构保持模型的多机电力系统的暂态稳定性。将连接与阻尼分配?无源控制方法进行从常微分方程到微分代数方程的拓展,求解一类仿射非线性微分代数系统的调节问题。并用所提方法设计多机系统中的发电机励磁与静止无功补偿器的协调控制器,不再拘泥于单机系统的协调控制研究。该方法充分利用整个系统的物理结构,通过引入电气与机械动态之间的耦合项进行能量整形,加强两者之间的联系,保证闭环系统的渐近稳定性。仿真结果说明了协调控制器在阻尼振荡和增强电压稳定性上的有效性。     

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。     

非并联运行AC/DC系统中直流变流器的非线性附加控制器设计

针对交直流联合输电系统中直流线路与交流线路非并联运行的情况,本文为HVDC换流站设计了附加控制器以阻尼交流系统中区域间的功率振荡.文中将直流线路功率调节作用等效为一阶惯性环节,将交直流联合的多机系统等值为两机两区域系统,由此建立了综合考虑机电振荡的三阶模型;然后运用反馈线性化方法设计了交直流系统非线性稳定控制器.仿真结果证明了该文所提出的控制器能有效地阻尼区域间功率振荡,提高系统的暂态稳定性.但同时也引入了其它一些问题.需要进一步研究的内容在最后进行了讨论.