基于Hamilton理论的多机系统励磁与UPFC的非线性鲁棒协调控制器设计

针对多机电力系统中参数的不确定扰动对系统稳定控制器影响的问题,利用广义耗散Hamilton理论设计了一种新型多机励磁和统一潮流控制器(UPFC)的非线性协调控制器。首先,建立了包含UPFC动态调节作用的多机电力系统动态方程,构造了系统的Hamilton能量函数,从而将系统表示成广义耗散Hamilton系统形式。其次,利用含参数摄动的L_2干扰抑制控制理论设计了多机励磁和UPFC的非线性协调控制器。此控制器设计过程同样适用于含有参数摄动的其他FACTS装置与多机励磁的协调控制器设计。最后,以四机两区域系统进行了仿真分析,结果表明当系统中存在多种参数摄动时,所设计协调控制器能够保证系统的功角稳定、实现UPFC接入点电压的无差调节并且具有较好的鲁棒性。     

提高电力系统稳定性的直流附加阻尼与发电机励磁非线性协调控制

直流附加阻尼控制通常是利用有功功率或频率进行调制,控制目标单一,且不考虑与励磁控制的协调,导致有些情况下不能取得满意的控制效果。为此,该文提出一种协调直流附加阻尼和发电机励磁的微分代数多目标全息反馈非线性控制方法。该方法通过合理确定目标函数并由目标函数构建符合Brunovsky标准型的多目标方程,将非线性空间控制问题转换到线性空间设计;通过对目标函数求导数建立线性空间控制律和非线性空间控制律的等效映射,从而实现对非线性系统目标量的镇定,使其以良好的动态性能达到期望的稳定运行轨迹。将该方法应用于典型四机两区域交直流混合输电系统,设计直流附加阻尼和发电机励磁的非线性协调控制器。仿真结果表明,所设计的控制器在负荷扰动或发生严重短路故障时,均能够通过快速功率和励磁控制稳定系统功角、频率和电压,有效提高系统的稳定性和控制鲁棒性。     

基于ip-iq算法的改进型谐波检测方法

介绍了ip-iq谐波检测的基本原理,提出了一种单相电路的谐波检测方法;省去了三相至两相以及两相至三相的坐标变换,有效减少了计算量;且实时性好,易于数字控制。Matlab仿真结果表明,该方法可以准确、实时地检测出单相电流中的谐波分量。     

多区域互联电力系统静止同步串联补偿器自适应反步滑模控制器设计

针对含静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的多区域互联电力系统,基于反步法,进一步应用自适应控制以及滑模控制中的指数趋近律,设计了含SSSC的非线性控制律。首先,建立了含SSSC的两区域互联电力系统模型,将其简化为两机系统进行研究。其次,引入非线性阻尼算法(nonlinear damping algorithm,NDA)改进反步法,减小了"计算膨胀"问题,设计过程简单可行,并且闭环系统仍然是渐近稳定的;另外,对不确定参数设计了自适应律,并引入指数趋近律设计了反馈控制律,增强了SSSC控制器的鲁棒性。最后,使用MATLAB软件,对含SSSC的两区域四机系统进行研究。仿真结果表明文中提出的控制策略是可行的,并且优于传统的反步法。     

双电感双开关同步控制Boost变换器

针对新能源发电系统中直流输出电压低,但在并网逆变器输入端的直流母线要求高电压输入的特点,提出了一种双电感双开关同步控制Boost变换器。对其工作原理及其性能参数进行了严谨的逻辑推导和理论分析。并在实验室搭建了1台输出功率为200 W的实验样机,实验结果表明:在相同占空比d时,变换器具有(3-d)倍于传统Boost电路的电压增益;变换器中双开关所承受的电压分别为输出电压的1/(3-d),即为传统Boost电路中开关所承受电压的1/(3-d)倍;变换器中两开关管采用同步控制,两电感采用并联充电、串联放电,无需任何均流控制,控制策略简单可靠。     

发电机励磁与SVC的改进自适应反步无源协调控制

考虑了阻尼系数的不确定性,提出了一种改进自适应反步无源协调控制策略,设计了发电机励磁与静止无功补偿器(SVC)的非线性协调控制器。采用浸入与不变(I & I)自适应控制设计了阻尼系数的自适应估计律,提高了控制器的自适应能力。基于反步法逐步递推,设计了SVC的控制律,并结合无源性理论,得到了发电机励磁的控制律。在反步法设计过程中,为了减小“微分爆炸”,将虚拟控制量的导数看作不确定项,并引入非线性阻尼算法对其进行处理。仿真结果表明,所设计的协调控制器明显地改善了电力系统的稳定性,并且具备较强的自适应性和鲁棒性。     

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。     

发电机的浸入与不变自适应反步鲁棒励磁控制器

针对含有不确定参数的发电机励磁控制系统,设计了一种新型的自适应反步鲁棒励磁控制器。在设计过程中,基于反步法逐步进行控制器的设计,并引入非线性阻尼算法来减小反步法的"计算膨胀"问题,有效地增强了控制器的鲁棒性。接着介绍了应用浸入与不变自适应控制设计阻尼系数的自适应估计律。通过MATLAB软件进行仿真研究,验证了该算法的有效性和优越性。