电力市场环境下的新型负荷频率控制方法

针对电力市场环境中的两区域互联系统,研究了负荷频率控制的非线性、参数的不确定和纯迟延特性等问题,提出了一种基于模糊径向基函数神经网络的自适应控制器,即利用径向基函数神经网络进行自学习、修正与完善模糊规则,改善其动态性能。将Matlab与Labview软件相结合进行仿真,结果表明上述方法具有较强的自适应和自学习能力,将其应用于复杂的非线性电力系统的负荷频率控制中,取得了较好的控制效果。

最优控制理论及其在电力系统中的应用

阐述了最优控制理论的基本思想,常用方法及其在发电机励磁控制方面的应用,并对其今后的发展方向和面临的困难提出一些看法。

变桨距型双馈风电机组并网控制及建模仿真

变桨距型双馈风电机组在并网过程中,转子励磁控制虽然具有良好的定子电压调节效果,但是对转子转速缺乏控制。针对该问题提出了结合变桨距系统调整转子转速,共同完成并网的方案。由于双馈发电机并网前后的控制策略不同,分析了控制系统间无扰切换的方法。采用分开建模、分时仿真的思路建立了风电机组模型,实现了风机并网全过程仿真,研究结果证明了本文所提方案的有效性。

机炉协调系统的非线性输出跟踪控制

为了克服非线性环节以及能量供需之间关联耦合作用对协调系统控制品质的影响,提高单元制发电机组的快速负荷响应能力,本文基于非线性稳定逆原理,采用非线性输出跟踪控制结构,针对一个通用的非线性协调系统模型,设计出非线性输出跟踪控制器。该控制器由稳定逆系统及反馈控制器两部分组成,稳定逆系统相当于前馈部分,用于提高系统的响应速度;反馈控制器保证了系统的稳定。在不同负荷下的仿真试验表明,依据非线性输出跟踪控制策略设计出的控制系统具有良好的解耦效果和设定点跟踪能力。

超临界600MW机组直流炉协调控制系统及AGC策略的改进与应用

自动发电控制(AGC)是电网自动控制的一项基本要求,但采用AGC控制的火电机组均存在响应速度慢等问题。为此,对机组协调控制系统进行分析,提出了优化负荷指令对燃料控制前馈环节的作用、取消风/煤间的交叉限制、预给煤、利用锅炉蓄热及压力拉回等改进方案,并将其用于江阴电厂1号和2号超临界600 MW机组协调控制系统的改进。实际应用表明,改进后的协调控制系统能够快速响应AGC负荷指令。

锅炉-汽轮机系统的分数阶控制器设计

将分数阶微积分用于系统控制已引起控制学界的广泛关注。分数阶PIλDμ.控制是传统PID控制的推广与发展,积分阶次λ和微分阶次μ的引入使得分数阶控制器具有更灵活的结构和更强的鲁棒性。分数阶PIλDμ控制器对对象参数变化不敏感,对非线性有很强的抑制能力。将分数阶控制器用于多变量非线性控制系统的设计,针对输入受限和不确定性的非线性MIMO锅炉-汽轮机系统设计分数阶PIλDμ控制器,控制器参数整定采用粒子群优化算法。仿真结果表明,获得的分数阶PIλDμ控制器在大范围负荷变化及存在参数、结构不确定性时均能取得满意的控制效果,显示良好的适应性及鲁棒性,与传统PID控制器相比具有明显优势。

基于模糊逻辑的双馈型风电机组最优功率控制

在分析风电系统特性的基础上,以追踪最大风能作为有功控制目标,提出应用模糊逻辑系统设定发电机最优转速策略,实现无风速测量下最佳叶尖速比运行。以保持发电机最低损耗作为无功控制目标,研究了双馈电机损耗特性,提出应用模糊逻辑系统设定最优无功策略,优化机组效率。讨论了控制系统间的协调方案并建立了完整的风电机组模型进行仿真。结果表明所提策略有效,尤其在机组特性摄动下仍然能够保证最优功率运行。

基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障分析

分析了现有的三种继电保护隐性故障模型,建立了新的线路潮流越限时隐性故障模型。该模型考虑了由保护定值导致的可修复隐性故障、由硬件老化导致的不可修复隐性故障以及由恶劣环境等因素引发的隐性故障。采用直流潮流法对电力系统进行连锁故障风险评估,找出风险指标大的关键线路,并据此提出了减小系统连锁故障风险的措施。对TS-9节点系统仿真结果表明,通过提高线路保护装置的可靠性,改善线路的负载能力都能降低风险值,减小系统发生停电的概率。

采用双馈机组的风电场无功功率控制技术

通过对双馈异步发电机的无功功率极限和定子输出无功功率对电机损耗影响的详细分析,提出了双馈机组无功功率参考值的2种确定方法。在此基础上,采用发电机并联的方式,构建了精确的风电场模型,并给出了风电场的无功功率分配方案。最后对一台1.5MW的商用双馈机组和由4台机组组成的6MW风电场进行了仿真分析。仿真结果验证了理论分析和所提策略的正确性和有效性。

风力发电控制问题综述

论述风力发电机组在提高机组容量、改进功率调节方式、变速恒频运行、发电机和电力电子技术等方面的进展。由于风能的能量密度低,具有不稳定性和随机性,控制技术是大型风力发电机组安全高效运行的关键。分析大型风力发电机组的动态特性,如强非线性、运行工况的频繁随机切换、定桨距风轮空气动力学的不稳定性、有效风速的不可测性和干扰因素多等特点。机组控制系统的基本目标分为4个层次:保证可靠运行、获取最大能量、提供优质电力、延长机组寿命。基于线性化模型的控制方法对于风电系统并不适用,论述对风力发电机组具有较好控制性能的智能控制。该方法是研究风力机控制问题的重要途径之一。

大型风力发电机组线性二次型高斯最优控制策略

为优化额定风速下变速恒频风力发电机组的运行效能,使风力机既能最大化地捕获风能又能最小化随机风引起的疲劳载荷及功率波动,提出一种基于有效风速估计的自适应增益调度线性二次型高斯(gain schedule linear quadratic Gaussian optimal control,GS-LQG)最优控制策略。该控制策略以扩展Kalman滤波器(extended Kalman filter,EKF)估计出的平均有效风速作为增益调度变量,根据风电机组稳态工作点的变化,自适应调整控制器参数,使得在每个工作点都能实现最优控制。以1.5MW风电机组作为研究对象,对大范围变化风况激励下,风电机组响应情况进行了仿真研究,结果表明该控制策略可以实现准确的风速估计,并且相对于传统控制策略能够有效缓和传动链上转矩的波动,平滑输出功率,对改善风电的电能质量,延长机组使用寿命具有重要意义。

大型风力发电机组动态最优控制策略研究

针对额定风速以上变速恒频风力发电机组的运行优化问题,提出了一种基于有效平均风速估计的自适应增益调度线性二次型高斯(AGS-LQG)最优控制策略,通过扩展Kalman滤波进行有效平均风速估计,将此有效平均风速作为调度变量对控制器参数实施AGS,以适应系统稳态工作点的变化,从而可以实现多变量综合优化控制。以1.5MW变速恒频风力发电机组为研究对象,给出了大范围变化风况激励下反映机组运行情况的仿真曲线。仿真结果表明,相对于传统控制策略,所提出的AGS-LQG最优控制策略不仅稳定了风轮转速,平滑了输出功率,而且降低了变桨距机构的动作频率,缓和了传动链上的疲劳载荷,对于改善并网风力发电的电能质量、延长设备的使用寿命具有重要意义。

变论域自适应模糊滑模多变量控制算法及其在单元机组协调控制中的应用

为有效地处理多变量复杂系统,提出了一种新型多变量模糊控制器的设计方法。通过分析滑模控制机理,综合变论域模糊自适应控制的思想,提炼出简化通用的规则库,规则数只是输入变量的线性函数,可在线调节输入变量论域和规则后件隶属度函数,使所构成的控制系统具有很强的鲁棒性、较好的自适应能力和较高的控制精度。最后用于对300MW 单元机组协调控制系统进行了仿真实验,结果表明即使在机组工况点发生大的变化或受到较大干扰时,被控系统仍具有快速的负荷适应性、良好抗扰动能力和很强的鲁棒性。

基于Matlab/Simulink电力系统仿真工具箱的拓展

在Matlab/Simulink环境下,建立直流锅炉机组蒸汽压力模型,并通过扰动实验对该模型进行验证,然后采用Simulink软件包中的模块封装技术将其封装成一个子系统模块,最后将其添加到SimpowerSystem模块库中以此来补充电力系统工具箱中所缺乏的锅炉模块,从而使SimpowerSystem模块库更加完善。

时变大滞后系统的自适应灰色预测PID控制

为对时变大滞后系统实现快速有效的实时控制,将二次型性能指标引入到 PID 控制器的整定过程中,按照性能指标的负梯度方向修改加权系数,实现了自适应 PID 的最优控制律, 并进行了稳定性分析。同时将自适应 PID 与灰色预测器相结合, 用预测结果代替被控对象测量值, 克服了大滞后系统控制效果不能及时反馈的不足,实现了“事先调节”。仿真结果表明,对时变的大滞后系统具有很强的适应性和鲁棒性。

基于模型参考自适应的无速度传感器双馈风力发电机组控制技术研究

考虑到变速恒频风力发电机组在运行工况下安装速度传感器具有诸多缺陷,提出了一种基于模型参考自适应(MRAS)转速辨识理论的无速度传感器变速恒频风力发电机组控制策略。应用Popov超稳定理论,经过严格的推导得出了转速和转子时间常数的自适应律,使系统在准确辨识转速的同时,对电机参数变化具有较强的鲁棒性。通过引入自适应补偿改进积分器消除了电压模型中纯积分环节存在的直流偏移和初始值问题。最后,通过Matlab/Simulink功能进行了系统的仿真,并详细分析了电机参数变化对辨识精度的影响,仿真结果验证了所提策略的有效性。

基于自抗扰的多变量解耦控制在球磨机的应用

火电站球磨机制粉系统是一个典型的三输入三输出的系统,各变量之间严重耦合,利用PID控制很难达到理想效果。针对这些特点,将一种新型的控制策略-自抗扰控制器(Auto Disturbance Rejection Controller ADRC)和一种多变量解耦控制相结合应用到该系统中,并对ADRC做了部分改进。针对某球磨机制粉系统,设计了基于自抗扰的多变量控制系统,并与反标架正规化(RFN)设计方法和SMITH预估补偿方法进行了比较,仿真结果表明了本文所提出的控制算法的有效性、抗扰性及强鲁棒性,因此该控制策略具有很高的工程实用价值。

基于神经网络的风力发电机组变桨距复合控制

在分析风力发电机组系统特性和变桨距控制要求的基础上,提出了一种基于神经网络的分段复合控制方法进行变桨距控制,以解决风力发电系统的多干扰、时滞性、非线性等控制问题。该方法利用神经网络进行模型辨识,再依据运行工况分别进行模型预测控制和前馈控制,不但解决了风力发电机组系统模型难以精确建立的困难,而且去除了可测量的主要外扰——风速随机变化对系统动态控制品质的影响,从而提高了变距系统的响应快速性和抗干扰能力。最后,利用考虑尾涡效应的机组动态模型作为应用实例对复合控制方法进行仿真,结果表明提出方法的有效性与实用性。

变桨距风力发电系统的滑模变结构控制

讨论了变桨距风力发电系统在高风速时桨距控制问题。针对风力机系统的非线性,参数变化等特性,根据风力机机理,基于一定假设得到风力机在某一工况点线性模型,进而提出滑模变结构控制方案,充分利用变结构控制对被控对象的模型误差、对象参数的变化以及外部干扰有极佳的不敏感性的优点。对系统仿真时再加入系统的不确定性,仿真结果表明所提出控制方案的有效性,系统具有很好鲁棒性。

基于模糊自调整PID技术的励磁控制器研究

结合模糊控制理论和常规PID励磁控制器,提出了模糊自调整PID励磁控制技术。选取自并励励磁模型作为对象,在MATLAB软件下对常规PID励磁控制与模糊自调整PID励磁控制进行仿真研究。结果表明,模糊自调整PID励磁控制能有效地改善系统的动态品质,提高系统的抗干扰能力,对运行状态改变时模型变化的鲁棒性有较大提高。