多机系统水轮机调速器鲁棒非线性协调控制

现代电网具有强非线性、受外界干扰严重和耦合性强3个特征。鲁棒非线性协调控制方法是提高和改善以多机系统为背景的现代电网稳定性最有效、最经济的手段之一。文中应用上述先进控制方法,构造了多机系统水轮机调速器非线性分散控制策略。该策略表达式中的参数只与局部可测量有关,与网络参数无关,因而具备良好的工程可实现性。此外,通过多机电网36节点系统仿真表明,所构造的策略可有效抑制干扰,显著提高电力系统的暂态稳定性。

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。

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。

非线性协调控制系统状态方程的级数解

针对非线性系统，为了合理利用变量间的有益耦合、消除有害的关联，提出了具有扰动补偿的非线性协调控制原则.根据控制原则，建立了非线性协调控制系统的状态方程，基于该方程导出了对于外界扰动的完全补偿条件，进而给出了完全补偿协调控制系统非线性状态方程.采用直接试探法，求得了该方程的任意阶级数解析解，这是一种有效的非线性系统状态方程的近似求解方法.

发电机励磁、汽门与电阻挚动的非线性协调控制

利用非线性状态PI控制能直接对非线性不确定对象进行控制的特点 ,设计了发电机励磁、汽门与电阻挚动的非线性状态PI协调控制器。该协调控制器先根据等面积法则设计出电阻挚动的控制策略。然后将电阻挚动的制动作用视为发电机励磁与汽门协调控制的一个外部扰动 ,根据非线性状态PI控制器能将系统的外扰和不确定性等不确定因素进行实时补偿的特点 ,实现发电机励磁、汽门与电阻挚动的协调控制。仿真计算表明发电机励磁。

基于扩张状态观测器的电力系统非线性鲁棒协调控制

该文提出了一种基于扩张状态观测器的非线性鲁棒协调控制方法(Extended-State-Observer based Nonlinear RobusCoordinated Control, ENRCC):将电力系统对象归纳为一类内环为非线性系统、外环为伪线性系统的多输入多输出对象。在此基础上,完整地阐述了 ENRCC 的控制原理:利用一簇低阶扩张状态观测器对内环非线性系统进行动态反馈线性化和解耦设计,利用线性鲁棒控制方法对已线性化的内环系统和外环伪线性系统进行预期动力学设计,最终可实现观测器+线性化+鲁棒协调控制三者的有机结合。实例仿真结果表明:该控制规律严谨简单,方法原理直观清晰,便于工程应用,具有很强的适应性和鲁棒性,能有效地解决一类 不确定+非线性+分散性的电力系统多输入多输出(MIMO)对象的控制问题。

核动力装置非线性模型预测协调控制仿真研究

为了进一步提高核动力装置的动态控制性能,本文在阐述核动力装置汽轮机和直流蒸汽发生器的数学模型的基础上,提出将非线性模型预测协调控制算法应用于核动力装置主要参数的控制中,包括控制结构和控制器设计。仿真结果显示,当核动力装置负荷的工况变化时,多变量非线性预测控制律下汽轮机相对转速和蒸汽发生器出口压力的变化能较快地稳定下来。由此表明,所采用的多变量非线性预测控制算法能够较好地控制核动力装置主要参数的输出,可以获得较好的控制效果。

基于目标全息反馈的STATCOM/SMES非线性多目标协调控制

为实现静止同步补偿器(STATCOM)与超导磁储能系统(SMES)的有效集成,选用STATCOM的PMW控制角θ和STATCOM滞后系统电压角α为控制量,建立新型STATCOM/SMES装置数学模型,有效解决STATCOM有功功率补偿不足的问题;借助非线性多目标全息反馈控制原理,选取7个跟踪状态目标,完成STATCOM/SMES协调控制策略设计,得到包含全部控制目标反馈信息的非线性控制律u,并利用单机无穷大系统进行暂态仿真。仿真结果表明,该控制策略能充分发挥STATCOM/SMES装置的快速有功、无功功率补偿功能,改善发电机输出特性,保障电能传输质量,提升系统的动、静态协调控制性能。

多机系统励磁与SSSC的非线性鲁棒协调控制

针对多机电力系统中,发电机励磁和静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的协调控制问题,引入广义Hamilton系统理论,进行非线性协调控制器设计。SSSC采用考虑内部动态的三阶模型,并将SSSC与各台发电机的相互作用用附加电磁功率表示。将包含发电机励磁和SSSC的多机电力系统描述成广义耗散Hamilton系统形式,利用边界函数法和L2干扰抑制控制方法设计了发电机励磁和SSSC的协调控制器。四机两区域系统的仿真结果表明:与传统的分散控制器相比,所提的非线性协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性和电压调节性能。

水轮机调速器机网协调能力的优化技术研究

鲁棒非线性协调控制技术能够提高并优化以多机系统为背景的水轮机调速系统的协调控制能力,文章以该技术为支持,进行了多机系统水轮机调速器非线性协调控制策略的研究,该策略表达式中的参数仅同局部可测量存在联系,与网络参数没有联系,因而有较强的可实现性,在优化水轮机调速器机网协调能力方面应用价值较高。