采用输出反馈方式的电力系统非线性励磁控制

现有的电力系统非线性励磁控制器多基于状态反馈设计,需要测量同步发电机的转子角和部分变量的微分,并且控制器以发电机相对转子角驱至参考值为控制目标,在系统的网络参数或运行方式变化时无法维持机端电压恒定。采用输出反馈的方式提出一种新的非线性励磁控制器设计方法。分别针对单机无穷大系统及多机系统,对系统的非线性数学模型提出了新的变换方法,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,进而应用一种基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)的鲁棒控制理论设计出控制器。该控制器不需要测量发电机转子角及任何变量的微分,不依赖于电力系统某个特定运行点,能适应系统网络参数与运行方式变化,较好地抑制扰动并实现机端电压调节功能。仿真结果验证了所得结论。

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。

多机电力系统广域非线性鲁棒电压控制策略

本文针对多机电力系统提出一种广域非线性鲁棒电压控制策略.针对COI(center of inertia)坐标系下的系统数学模型,提出一种简单而巧妙的模型变换方法,将其转换为一个引入了发电机的机端电压偏差为新的状态变量的不确定线性系统,进而应用基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)的鲁棒控制理论设计出控制器.所提出的广域非线性鲁棒电压控制器不依赖于系统某个特定运行点,可适应系统网络参数以及运行方式的变化,保证机端电压调节精度.控制器不需要测量发电机转子角及任何变量的微分,仅需要测量发电机的机端电压、角速度、有功及无功功率.此外,控制器考虑了广域反馈信号的时滞以及部分机组未装设相量测量装置(phase measurement unit,PMU)的影响.应用PSCAD/EMTDC对某三机和四机系统进行了详细测试,仿真结果验证了控制器的良好性能.