基于输入对状态反馈线性化的非线性励磁控制

将输入对状态反馈线性化的思想应用于发电机励磁控制系统,得出了一套实用的发电机非线性励磁控制规律,应用此方法和采用状态反馈精确线性化的方法推导出的非线性控制规律具有一致性,且比基于微分几何理论的状态反馈精确线性化方法更加简单实用。仿真证明该文提出的非线性励磁控制器在系统发生大扰动时比常规的AVR+PSS更能抑制系统的振荡,对增强系统稳定性具有一定作用。     

基于输入对状态反馈线性化的非线性励磁控制

将输入对状态反馈线性化的思想应用于发电机励磁控制系统,得出了一套实用的发电机非线性励磁控制规律,应用此方法和采用状态反馈精确线性化的方法推导出的非线性控制规律具有一致性,且比基于微分几何理论的状态反馈精确线性化方法更加简单实用.仿真证明该文提出的非线性励磁控制器在系统发生大扰动时比常规的AVR+PSS更能抑制系统的振荡,对增强系统稳定性具有一定作用.     

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。     

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.     

同步发电机能量稳定励磁控制

针对同步发电机励磁控制问题,提出能量稳定控制方法。用端电压、角速度和有功功率构建Lyapunov函数,将系统的稳定性与其动、静态性能联系起来。为确保Lyapunov函数导数的负定性,主动构建完全能控系统,并通过非线性励磁反馈,设计系统微分运动轨迹。在此基础上,运用矩阵理论、极点配置原理和Lyapunov定理,判定Lyapunov函数导数的负定性,确保系统在平衡点具有大范围渐近稳定性。由于端电压偏差与系统的大范围渐近稳定性相辅相成,因此提出的非线性励磁控制方法能在确保同步发电机端电压调节特性的同时,使系统具有大范围渐近稳定性。最后,进行数值仿真,与已有控制方案进行比较,证实了所提方法的有效性。     

同步发电机励磁非线性预测控制

介绍了一种新的非线性控制器设计方法,使用预测控制理论对非线性系统工将这种方法应用于单机－无穷大系统励磁控制,得到了一了以有功功率,角速率和机端电压作为变量的非线性系统的控制规律,仿真结果表明：该方法既能改善功能稳定性,又能改善发电机端电压的动态特比目前认为较好的微分几何等方法更有效,更实用。     

同步发电机的非线性状态PI附加励磁控制

为解决电力系统的强非线性和不确定性问题，避免反馈线性化励磁控制器由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点，利用非线性状态比例积分PI控制理论设计了同步发电机附加励磁控制器，所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关，同时控制器本身结构简单。仿真计算表明所设计的附加励磁控制器对系统运行点的变化具有良好的适应能力，可以有效地改善系统的稳定性。     

多机电力系统非线性励磁控制的研究

本文根据励磁稳定控制中的非线性问题,应用微分几何控制理论,提出了多机电力系统发电机励磁非线性反馈解耦控制器的设计方法及相应的闭环非线性解析励磁控制规律。通过对六机系统的仿真结果表明,所设计的控制方式不仅可以有效地改善多机系统的动态响应,而且可以显著地提高多机系统的暂态稳定极限。与其它励磁控制方式相比,具有明显的优越性。     

基于目标全息反馈法的发电机非线性励磁控制设计

针对单输入非线性控制系统，提出了一种目标全息反馈的非线性控制设计方法(NCOHF)，以解决非线性控制系统的多目标控制问题。该方法可将非线性控制系统的多目标控制问题转化到线性空间中，并均在性能指标中得到约束，从而控制规律包含全部控制目标的反馈信息，形成目标全息反馈的思想。将这种设计思想运用于发电机非线性励磁控制设计中，分别设计得出2种均以机端电压、有功功率和角速度为控制目标的目标全息反馈非线性励磁控制规律(NECOHF)。仿真结果表明：这2种控制规律不仅能有效地镇定发电机的机械振荡，改善系统的稳定性，而且能很好地解决发电机输出特性的控制精度问题。     

非线性状态PI励磁控制器

利用扩张状态观测将原来的非线性系统变换成线性系统,然后用状态PI控制器的设计思想设计了非线性状态PI控制器;并将其用于发民机励磁控制,以及解决电力系统的强非线性和不确定性问题,避免了反馈线性化非线性励磁控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的特点。所得控制规律与系统运行点和网络结构完全无关,同时控制器结构简单。仿真计算表明,非线性状态PI励磁控制器对系统运行点和网络结构变化具有良好的适应能力,可以有效地改善系统的稳定性。     

基于零动态和变结构控制的发电机汽门和励磁非线性综合控制

针对电力系统暂态过程的非线性特性,利用励磁控制和汽门控制的特点,以功角和电压稳定为目标提出一种发电机汽门和励磁综合控制思想。励磁控制以稳定电压为目标,结合基于零动态和变结构控制的概念和原理进行设计,有效地维持了电压水平。汽门控制以功角稳定为目标,通过计算零动态系统的暂态能量函数,利用Lyapunov稳定理论,得到稳定流形作为切换面,然后设计相应的变结构非线性汽门控制律,将零动态系统限制在所设计的稳定流形上。变结构控制的特性使控制律具有一定的鲁棒性。汽门控制设计中未使用任何线性化方法,因而控制律对系统的非线性特性完全适应。试验结果表明所设计的控制器不仅对小干扰和大干扰暂态过程具有很好的稳定作用,而且在动态过程中能很好地稳定电压,动态过程具有更好的供电品质。     

可控串补自适应模糊阻尼控制策略研究

早期的模糊控制器设计,主要依赖于专家经验,而且只是采用近似推理的方法。针对可控串补非线性系统,设计了一种直接自适应模糊控制器。建立模糊控制器逼近误差和控制器参数之间的线性关系,用Lyapunov稳定性理论设计参数的自适应律,不仅调节模糊规则结论参数,同时调节隶属函数的参数。将该控制策略应用于含可控串补电力系统中,提出可控串补自适应模糊阻尼控制器的设计方法。仿真表明该控制器对系统发电机摇摆具有良好的阻尼作用,提高了系统的稳定性。     

基于暂态能量函数的电力系统非线性鲁棒滑模励磁控制

针对电力系统暂态过程的非线性特性,以功角稳定为目标设计了一种状态反馈非线性滑动模励磁控制器.通过直接计算系统的暂态能量函数,利用Lyapunov稳定理论,得到稳定流形作为切换平面,然后设计相应的滑动模励磁控制律,将系统限制在所设计的稳定流形上.在设计时考虑了对系统参数不稳定性,从而控制律具有一定的鲁棒性.设计中未使用任何线性化方法,因而控制律对系统的非线性特性完全适应.仿真结果表明所设计的控制器不仅具有良好的小干扰稳定性,而且对于大干扰暂态过程也具有很好的抑制作用.     

考虑机端电压限制的多重非线性变结构励磁控制

针对电力系统暂态过程的非线性特性,设计了一种考虑电压限制的多重非线性变结构励磁控制器,根据控制目标将控制器分2层设计。下层控制器由稳定控制和电压限制控制组成。稳定控制通过计算系统的暂态能量函数,得到稳定流形作为切换面,然后设计相应的变结构非线性励磁控制律,将系统限制在所设计的稳定流形上,以稳定系统;电压限制控制则利用零动态原理,使电压回复到限制区内。上层控制器通过适当的切换律,将下层控制器进行切换,在稳定系统和限制机端电压之间进行协调。在设计时考虑了系统参数不确定性,从而控制律具有一定的鲁棒性。稳定控制设计中未使用任何线性化方法,因而控制律对系统的非线性特性完全适应。实验结果表明所设计的控制器在稳定系统的同时,有效的限制了机端电压。     

MICROPROCESSOR BASED NONLINEAR EXCITATION CONTROLLER FOR SYNCHRONOUS MACHINES

ABSTRACT

The synchronous machines in power systems have the excitation systems of field winding to improve the transient stability of power systems. The synchronous machines are nonlinear systems, however, the excitation systems have been designed based on linearized systems, because the stability analysis of nonlinear systems is difficult and the generalized control method of nonlinear systems has not been developed yet.

This paper proposes a nonlinear excitation controller for synchronous machines in power systems. For the sake of simplification of the nonlinear state feedback control, this paper considers both the transient stability and the suppression of the rotor swings in transient conditions. The effect of the automatic voltage regulator (AVR) for the synchronous generator is not discussed here. This controller is designed based on Lyapunov's direct method that can directly judge the stability of nonlinear systems. The usefulness and validity of the proposed excitation controller are confirmed by numerical simulations and experiments. The microprocessor based generator excitation system that consists of a nonlinear controller, state variable detector, and PWM inverter, is constructed. The nonlinear excitation controller can improve the transient stability of synchronous machines.     

基于无源性的同步发电机励磁控制

介绍了根据无源性控制原理设计变结构控制器的一般步骤和方法,得到一种直接针对非线性模型设计发电机励磁控制器的方法。由于在控制器的设计中,未用到任何线性化方法,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性。仿真证实了其能有效地改善电力系统的稳定性,且控制规律对系统工作点的变化具有强鲁棒性。     

交直流互联系统非线性自适应控制规律设计

针对舍有多台发电机的交直流互联系统,为了提高交直流输电系统的稳定性,应用非线性自适应控制设计方法,通过递推法得到了应用于交直流互联系统直流功率调制的非线性自适应控制策略,该控制规律包含了对系统中未知参数的动态估计,用以阻尼交直流互联系统的区域间功率振荡。最后,获得了交直流互联系统的非线性自适应直流附加控制器的一般表达式。4机系统的仿真结果表明,与传统的线性直流功率调制相比较,所设计的控制器对联络线的功率振荡具有良好的阻尼功能;特别是当系统中出现大的扰动时,更能体现该控制器的良好性能。     

Design of a robust variable structure controller for improving power system dynamic stability

This paper proposes a nonlinear robust controller for improving power system dynamic stability. The design procedure of the controller which uses a nonlinear transformation technique and the variable structure control (VSC) theory is discussed. A method of eliminating the chattering encountered in variable structure controllers is also presented. Performance of the proposed controller in a simple power system, a single machine connected to infinite bus, is investigated using computer simulations. Robust performance of the controller is verified using a number of studies.     

一种新型混合有源滤波器及其复合控制策略设计

混合有源滤波器是一种有效的谐波抑制方式。电力系统中谐波源负载种类繁多,特性各异,针对目前应用最为广泛的三相整流桥负载,在以往混合滤波器研究的基础上,提出了一种新型单调谐混合滤波器,对其无源滤波部分依据有源部分容量最小的原则进行了设计,并对其工作原理进行了详细的分析研究。针对所设计的混合滤波器的特有结构,设计了其复合控制策略。该复合控制策略在不影响系统稳定性的基础上,提高了系统的滤波性能,保证了有源滤波器小容量下良好的运行性能。对所设计的复合控制器在频域和时域内进行了稳定性分析。仿真和实验结果验证了所提出的拓扑结构和复合控制策略的有效性。     

TCIPC提高系统稳定性的逆系统方法最优控制

可控相间功率控制器(TCIPC)对电力系统潮流控制,提高线路输送能力具有一定的作用,在研究可控相间功率控制器(TCIPC)基本原理的基础上,分析了电感、电容支路对带TCIPC联络线传输功率的控制特性,进行了TCIPC提高系统暂态稳定性的机理分析。基于逆系统方法,将含调谐型TCIPC的非线性电力系统线性化,构造出一个伪线性系统,并且依据线性二次型调节器(LQR)最优控制理论推导出TCIPC的非线性控制规律。搭建了带调谐型TCIPC的单机无穷大系统简化模型进行仿真。仿真结果验证了采用逆系统方法设计的控制策略可以在系统发生大干扰后具有良好的控制性能,能够达到提高电力系统暂态稳定性的作用。