發(fā)布時(shí)間：2018-01-09 04:23

  本文關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)非線性魯棒控制設(shè)計(jì)及其暫態(tài)性能的研究　出處：《東北大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：電力系統(tǒng)是一類復(fù)雜的強(qiáng)非線性系統(tǒng),其穩(wěn)定性直接關(guān)乎人們的日常生產(chǎn)和生活。隨著電力科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代電力系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)逐漸變得多樣化和復(fù)雜化,人們對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求越來越高,因此,傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)控制方法往往無法滿足這種需求。近年來,自動(dòng)控制科學(xué)技術(shù)取得了長足進(jìn)步,為電力系統(tǒng)領(lǐng)域提供了先進(jìn)的控制技術(shù),特別是為增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性以及改進(jìn)電力系統(tǒng)的暫態(tài)性能提供了理論和技術(shù)支撐。在這種背景下,本文研究了電力系統(tǒng)非線性魯棒控制,提出了幾種新的控制設(shè)計(jì)方案,較大程度上提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)性能。本文所做的主要工作歸納如下：第2章,研究了帶有超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)(superconducting magnetic energy storage,簡稱SMES)的單機(jī)無窮大電力系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題,同時(shí)設(shè)計(jì)了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制器和SMES控制器。由于該對(duì)象模型屬于非嚴(yán)格反饋型,因此傳統(tǒng)的backs tepping方法失效,為了解決這一問題,我們針對(duì)一類一般的n階不確定非嚴(yán)格反饋型非線性系統(tǒng)提出了一種擴(kuò)展backstepping方法。然后,將所提方法應(yīng)用在電力系統(tǒng)對(duì)象模型上,同時(shí)設(shè)計(jì)了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制器和SMES控制器以鎮(zhèn)定功角、發(fā)電機(jī)端電壓并抑制功率振蕩。另外,通過在設(shè)計(jì)過程中引入K類函數(shù),有效改進(jìn)了電力系統(tǒng)的暫態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提方法的有效性。第3章,研究了帶有SMES的單機(jī)無窮大電力系統(tǒng)的H∞控制問題,同時(shí)設(shè)計(jì)了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制器和SMES控制器。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,我們從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā),采用了一種新的電力系統(tǒng)等效模型,避免了無窮大母線電壓無法測量的問題,而且同時(shí)考慮了勵(lì)磁機(jī)動(dòng)態(tài)和未知外界干擾以及電力系統(tǒng)暫態(tài)性能的改進(jìn)。顯然,同時(shí)考慮上述實(shí)際問題進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)是很有挑戰(zhàn)性的。因此,我們提出了一種新的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,解決了帶有SMES的電力系統(tǒng)魯棒控制問題。首先,從能量的角度,我們應(yīng)用互聯(lián)和阻尼分配控制(interconnection and damping assignment,簡稱IDA)方法獲得期望的互聯(lián)矩陣和耗散矩陣以提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)性能。接下來,為了實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)構(gòu)矩陣,一個(gè)關(guān)鍵的步驟是求解偏微分方程組,但是由于我們考慮了勵(lì)磁機(jī)動(dòng)態(tài),使得該偏微分方程組無法求解,傳統(tǒng)IDA方法失效,因此我們在設(shè)計(jì)過程中引入了虛擬控制思想,解決了這一問題。然后,為了提高閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性,我們設(shè)計(jì)了電力系統(tǒng)H∞控制器。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器的有效性。第4章,針對(duì)帶有靜止無功補(bǔ)償器(static var compensator,簡稱SVC)的單機(jī)無窮大電力系統(tǒng)的魯棒鎮(zhèn)定問題,提出了一種新的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)過程中,我們考慮了無窮大母線電壓、發(fā)電站內(nèi)部和外部電抗的不確定性。首先,我們針對(duì)標(biāo)稱電力系統(tǒng)利用浸入與不變控制方法設(shè)計(jì)了勵(lì)磁控制輸入和SVC控制輸入。然后,通過分別采用間接浸入與不變自適應(yīng)控制技術(shù)和雙時(shí)標(biāo)魯棒再設(shè)計(jì)技術(shù)所得到的參數(shù)更新律和濾波器對(duì)上述控制輸入量進(jìn)行了再設(shè)計(jì)。另外,我們還引入了K類函數(shù),使得電力系統(tǒng)的暫態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能得到了顯著提高。仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)控制器可以有效改善系統(tǒng)性能。第5章,同時(shí)設(shè)計(jì)了鍋爐燃料控制、汽輪機(jī)主汽門開度控制和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制,解決了考慮鍋爐-汽輪機(jī)動(dòng)態(tài)的多機(jī)電力系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題。由于所研究系統(tǒng)涉及各個(gè)發(fā)電機(jī)單元之間的耦合作用,而且含有多個(gè)不確定參數(shù),因此,基于自適應(yīng)backstepping方法,設(shè)計(jì)了分散自適應(yīng)協(xié)作控制器。而且,除了需要保證電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定性,抑制功率振蕩這些以外,提高電壓質(zhì)量也是電力系統(tǒng)一個(gè)重要的研究課題。因此,我們利用全局控制技術(shù)同時(shí)保證了電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定性和良好的電壓調(diào)節(jié)性能。另外,我們通過引入狀態(tài)受限控制很大程度上改進(jìn)了電力系統(tǒng)暫態(tài)性能。仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)控制器是有效的。最后是全文的總結(jié)以及展望。
[Abstract]:In order to solve this problem , a new control scheme is proposed to improve the transient performance of the power system . In order to improve the robustness of the closed - loop system , we design a new control system design scheme .

【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM712

【參考文獻(xiàn)】

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2 孫麗穎;基于backstepping方法的電力系統(tǒng)非線性魯棒自適應(yīng)控制設(shè)計(jì)[D];東北大學(xué)　;2009年

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本文編號(hào)：1399988