含静止同步补偿器的单机系统综合控制器设计

针对含静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)的单机无穷大系统的特点,提出了一种新的控制器设计方法。首先建立了考虑发电机汽门调节系统、励磁系统的含STATCOM的单机无穷大系统5阶多变量3输入3输出的非线性数学模型;在此模型的基础上,运用动态逆系统方法完成系统模型的解耦与线性化,构造出3个相互独立的单输入单输出伪线性系统,并应用变结构控制理论分别设计子系统控制器;最后,在MALAB中编写M函数仿真程序,并与在相同数学模型、相同电路参数条件下的最优控制结果相比较。结果显示,提出的控制策略更能有效提高系统的暂态稳定性能,证实了该控制策略的有效性和优越性。

UPFC单机无穷大系统建模与控制策略研究

对含UPFC的单机无穷大系统的工作机理进行了研究分析,将UPFC等效为可控并联电流源与可控串联电压源,建立了考虑发电机励磁系统和汽门调节系统的含UPFC的单机无穷大系统七阶非线性数学模型;采用逆系统原理对该非线性模型进行解耦线性化。采用具有强鲁棒性的变结构控制理论为解耦后的模型设计控制器。最终计算机仿真结果验证了所建模型的正确性及其控制策略对系统稳定作用的优越性。

变结构控制策略在直驱永磁同步风力发电机中的应用

根据直驱永磁同步风力发电机的结构特点,采用双脉宽调制变流器作为其并网主电路。考虑到永磁同步发电机的数学模型在dq坐标系下是一个非线性耦合系统,不利于控制器的设计。提出了采用逆系统方法将原系统进行线性化解耦,构造出其伪线性系统模型,再运用变结构控制理论设计伪线性系统的闭环控制器。建立了基于此控制策略的仿真模型并与PI控制进行比较。仿真结果表明,该控制策略可实现发电机输出有功功率的准确控制、并网有功功率和无功功率独立调节以及变速恒频运行。变结构控制与PI控制相比,动态响应速度快、鲁棒性好。

基于PCHD模型的VSC-HVDC系统的L_2增益控制

基于轻型高压直流输电系统的端口受控哈密顿系统(PCHD)模型,提出了一种针对基于电压源换流器的轻型高压直流(VSC-HVDC)输电系统的L2增益控制新方法。首先根据VSC-HVDC的不同控制方式,确定相应的dq坐标下的电流参考值。在此基础上,根据控制目标和能量平衡的关系设计误差系统的能量存储函数,通过L2增益控制的方法设计控制器,实现对参考电流的渐近追踪和对外界干扰的抑制。仿真结果验证了所提出的控制策略的正确性和有效性。

向无源网络供电的VSC-HVDC系统无源控制研究

推导了轻型高压直流(VSC-HVDC)输电系统的端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型,针对向无源网络供电的VSC-HVDC系统提出了一种无源控制新方法。该方法将换流站模型VSC-HVDC系统等效成一个具有耗散性质的无源系统,通过互联与阻尼配置的方法设计无源控制器,追踪参考电流,实现对无源网络交流电压的恒定控制。最后,通过仿真实验验证了所设计的无源控制器的有效性。

VSC-HVDC风电并网的自抗扰无源控制策略

针对风电并网的轻型高压直流(VSC-HVDC)输电系统的变流器具有非线性强耦合的特点,单一的控制策略难以满足并网的需求。首先将VSC-HVDC的换流站模型等效成一个具有耗散性质的无源系统,采用端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型,设计了一种基于互联与阻尼配置的无源控制器来追踪参考电流,同时,为增强系统的鲁棒性,采用自抗扰控制来确定相应的外环电流参考值,最终实现风电的可靠并网。仿真结果表明了自抗扰无源控制为基于VSC-HVDC的风电并网控制提供了一种新的解决方案。

基于贝叶斯网络的牵引变电所主接线可靠性评估

贝叶斯网络是研究不确定性问题的重要方法之一,把贝叶斯网络法用到牵引变电所的可靠性评估中,结合牵引变电所电气主接线的故障树和最小路来建立贝叶斯网络。通过故障树的贝叶斯网络计算了其可靠性指标,能够有效地识别系统的薄弱环节,实现了牵引变电所可靠性的定性和定量评估。用基于最小路的贝叶斯网络对上面的可靠性指标进行了验证,为牵引变电所可靠性评估提供了新的方法。

STATCOM无源性控制器的设计研究

为了提高静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的控制性能,采用无源性理论,应用双闭环控制策略设计其控制器。首先建立基于dq坐标系下STATCOM暂态数学模型的Euler-Lagrange模型,外环应用PI控制器,内环采用能量成型的方法,设计无源控制器,实现交流侧电流的快速跟踪和直流侧电压稳定,并且达到无功功率控制的目的。最后建立基于Maltlab的仿真模型进行仿真分析,结果表明所设计的控制器具有较强的动态响应性能和良好的暂态控制性能。

基于PCH模型的VSC-HVDC自适应无源控制

基于柔性直流输电(VSC-HVDC)的端口受控哈密顿系统(PCH)模型,提出了一种采用自适应无源性控制的新方法。该方法将VSC-HVDC系统换流站模型等效成一个具有耗散性质的无源系统,并根据VSCHVDC的4种不同控制方式,确定相应的dq坐标下的电流参考值。在此基础上,通过互联与阻尼配置的方法设计无源控制器,实现独立调节有功、无功功率。同时,为提高系统的鲁棒性,减小参数摄动对控制效果的影响,提出了自适应无源控制方法。仿真结果表明该控制策略具有良好的暂态性能和鲁棒性。

基于精确线性化变结构控制的UPFC控制器设计

统一潮流控制器自身结构复杂、变量多,为了简化其控制器的设计过程,建立只考虑并—串联变流器交流侧电流状态和直流电容电压状态的UPFC的5阶非线性模型。采用双环控制策略来设计UPFC控制器,通过PI外环控制直流电容电压,选取并—串联变流器交流侧电流作为系统控制输出,通过状态反馈精确线性化将原非线性系统线性化为4个线性子系统,并应用变结构控制原理实现并—串联变流器交流侧输出电流的内环控制。仿真结果验证了该控制策略的有效性。

基于状态反馈精确线性化变结构控制的SSSC控制器设计

提出一种基于状态反馈精确线性化变结构控制的静止同步串联补偿器(SSSC)控制器设计方法。考虑到SSSC交流侧电压幅值和相角以及直流侧电容电压的动态调节过程,建立了SSSC在同步旋转dq坐标系下的非线性数学模型,在此模型的基础上,采用状态反馈精确线性化方法将原非线性系统转化为线性系统。然后,应用变结构控制原理设计SSSC控制器,同时通过PI控制稳定直流侧电容电压。最后,利用MATLAB仿真软件搭建了装设有SSSC的110kV输电系统的仿真模型,仿真结果表明了所设计的控制器能够很好地根据需求来改善电网输电能力,具有良好的暂态控制性能。