雷庆生[1]2004年在《基于李雅普诺夫方法的电力系统变结构励磁控制研究》文中认为世界范围内的电力工业改革和互联电网的发展对电力系统的案例性、可靠性和经济性提出了更高的要求。而电力系统控制作为改善电力系统稳定性的有效措施,一直以来受到人们的重视。从线性最优控制到非线性控制,国内外专家学者进行了不懈的努力,并取得了一些很有意义的成果。然而由于电力系统是动态大系统,并存在各种不确定因素,所以已有的各种控制方法还存在不同的局限性。因此,寻求具有更优性能,特别是鲁棒性很强的新的控制理论和方法就具有重要的理论和实践意义。本文通过全面而系统地研究变结构控制器的设计原理和方法,引入微分几何控制思想,对电力系统非线性变结构控制规律进行了全面的研究,研究了极点配置方法,提出了基于李雅普诺夫方法的电力系统非线性变结构控制,取得了以下研究成果: (1)研究了同步发电机励磁的变结构控制及其数学模型,用最终滑动模态的极点配置法构造了变结构控制切换函数,设计了励磁的非线性变结构控制,控制规律从理论上保证了其对系统运行点的变化和对干扰具有鲁棒性; (2)根据李雅普诺夫稳定性理论,提出了基于李雅普诺夫方法的非线性变结构控制在同步发电机励磁控制中的数学建模及其应用。计算机仿真结果表明,基于李雅普诺夫方法的非线性变结构控制比最终滑动模态的极点配置法具有更大的滑动模态区;在暂态过程中,基于李雅普诺夫方法的非线性变结构励磁控制能有效改善电力系统的稳定性。 (3)实现了微机励磁系统框架结构,通过搭建单机——无穷大系统的动模系统,进行常规PID励磁控制和基于李雅普诺夫方法的非线性变结构控制的动模试验。动模试验结果表明,基于李雅普诺夫方法的非线性变结构控制能更加有效地改善系统的暂态响应特性,充分体现了变结构控制对运行条件的鲁棒性。 以上研究结果表明,所设计的基于李雅普诺夫方法的电力系统变结构控制规律能有效地改善电力系统的稳定性,和滑动模态的极点配置方法一样,均具有响应速度快、动态特性良好的特点,并从理论上保证了滑动模态存在性和系统的稳定性,满足了控制目标的要求且能有效改善电力系统控制的鲁棒性,达到了预期的控制效果,具有较好的理论意义和应用前景。
赵岳恒[2]2009年在《含STATCOM单机系统非线性滑模控制研究》文中认为随着控制理论的发展、电力电子技术的进步和计算机运算速度的提升,越来越多的新技术、新设备和新策略应用到电力系统的运行控制中。灵活交流输电技术(Flexible AC Transmission System,FACTS)就是目前被广泛研究和应用的一种技术,它可以有效地提高系统输电容量,增强系统稳定性,改善电能质量,但同时,FACTS控制器的引入也增加了电力系统的复杂性、不确定性。另外FACTS控制器与励磁控制系统、FACTS控制器与汽门控制系统、FACTS控制器与FACTS控制器等这些控制行为之间的相互影响和协调作用也变得更加明显。考虑到电力系统强非线性、变结构、变参数的特点,对这些控制器与系统本身构成的一个典型多输入非线性动态系统,应用鲁棒性强的非线性控制理论来进行控制器设计,以充分挖掘STATCOM的工作潜能。静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)是柔性交流输电系统(FACTS)的重要组成部件,它以电力电子变流器为装置核心,通过向电力系统注入方向与幅值均可连续动态调节的无功补偿电流,以维持装置接入点母线电压的稳定,同时阻尼功率振荡,提高暂稳极限。与传统的静止无功补偿器(SVC)相比,STATCOM具有无功调节连续、响应快、运行范围宽、体积小、产生谐波和损耗低等明显优势。因此,本文主要研究了含STATCOM单机系统的非线性协调滑模控制的有关问题,其主要内容有:一、概要总结FACTS技术,特别地介绍了静止同步补偿器(STATCOM)的基本结构和原理;通过与静止无功补偿器(SVC)相比较,深入分析了静止同步补偿器(STATCOM)的无功电流特性和其对输电系统稳定性的提高。二、介绍了微分几何理论的基本概念,以及分别分析了单输入单输出、多输入多输出系统的精确线性化的条件、线性化的过程;介绍了变结构控制的基本概念和原理,以及其控制器的设计过程和方法;最后分析了本文应用的准滑动模态控制。叁、首先分析具有静止同步补偿器(STATCOM)的单机无穷大系统的数学模型,并利用微分几何理论进行精确线性化,得出了二输入二输出的伪线性系统;把伪线性系统划分为两个子线性系统,对第一个子系统采用了具有李雅普诺夫直接法的滑模控制设计,对第二个采用了线性极点配置法的准滑模控制器设计;最后对设计的控制系统进行了MATLAB仿真试验,并与非线性最优控制方法进行了比较。四、考虑STATCOM、励磁与汽门的单机无穷大系统数学模型,对此系统模型能否精确线性化进行了论证;并进一步精确线性化,得出叁输入叁输出的伪线性系统;然后,把伪线性系统划分为叁个子线性系统,并对其采用了线性极点配置法的滑模控制器设计;最后,对设计的STATCOM和发电机励磁汽门的协调滑模控制器进行了仿真研究,并与非线性最优控制进行了比较,取得了较好的控制效果。
宋明厚[3]2013年在《多机电力系统非线性控制研究》文中认为随着电力工业迈入大机组、高参数、特高压和自动化、信息化的时代，电网的复杂程度也随之提高，因此，如何确保电网的安全运行成为众多学者关注的焦点。电力系统的安全稳定运行不仅对国民经济和人民的正常生活有着重要的作用，同时关系着国家安全与社会和谐，成为社会公共安全的重要组成部分。因此，保证电力系统的安全稳定运行成为科技工作者的研究重点和热点。本文在分析电力系统稳定性控制研究现状的基础上，总结了控制理论在电力系统中的应用概况。针对多机电力系统非线性数学模型，考虑到多机电力系统是一个多维、高非线性、强耦合的动态大系统，利用系统无源可以保证系统内部稳定的关系，结合back-stepping递归设计方法，将多机电力系统数学模型进行坐标变换化成链式结构，设计反馈镇定控制器，最终有效的保持了电力系统的稳定运行。考虑到多机电力系统参数不确定性问题，选择适当的输出函数，通过状态变换将系统模型化成输入输出形式，采用模糊逻辑系统逼近不确定非线性函数，并建立相应的模糊规则，依据李雅普诺夫稳定性原理设计参数自适应律，利用H∞鲁棒控制原理抵消建模误差和外部干扰，设计了一种间接模糊自适应分散H∞控制器。仿真结果表明，在故障发生后转子运行角迅速稳定到一个固定值，相对转速和跟踪误差趋近于零。利用量子遗传算法搜索机制可以遍历解空间、增强种群的多样性以及可以避免早熟收敛等优点，针对环境经济负荷优化分配问题，选取量子位的概率幅作为当前的位置编码，采用量子旋转门搜索粒子的最优位置，并用量子非门避免陷入局部最优。设计出基于量子粒子群算法的电力系统负荷优化方案。采用量子遗传算法分别针对5机发电系统的煤耗特性和某发电厂工况运行下的4机发电系统所产生的经济性成本进行分析，表明了该算法的优越性。
刘言兴[4]2014年在《基于改进Back-stepping方法的电力系统自适应励磁控制研究》文中指出随着电力系统容量不断增加，电网结构日益复杂，稳定性问题日益严峻。同步发电机励磁控制是提高电力系统稳定性的重要手段。由于电力系统的高度不确定性、非线性和强耦合性，线性控制方法不能取得期望的控制效果。因此，充分考虑电力系统的不确定性，基于先进非线性控制方法设计励磁控制器，对提高电力系统的稳定性具有极其重要的意义。本文采用改进型Back-stepping方法和逆优化Back-stepping方法对电力系统励磁控制问题进行研究，取得了如下研究成果：1.建立了同步发电机参数不确定动态模型，该模型充分考虑了系统的非线性和不确定性，将发电机功率作为状态变量，将不易测量的发电机阻尼系数作为未知参数。2.通过将电力系统模型转化严格参数反馈形式，采用改进型Back-stepping方法研究了系统的自适应控制问题，设计了未知参数估计器以及励磁控制器，证明系统的渐近稳定性。仿真结果表明在小干扰以及大干扰的情况下，基于改进型Back-stepping方法所设计的控制器能更好地提高系统的稳定性。3.基于Back-stepping方法研究了电力系统自适应逆优化励磁控制问题，设计了未知参数的估计器和逆优化励磁控制器。在小干扰以及大干扰的情况下，将由逆优化Back-stepping方法设计的控制器与传统Back-stepping方法进行仿真比较，仿真结果表明了逆优化Back-stepping方法的有效性。
孙丽颖[5]2009年在《基于backstepping方法的电力系统非线性鲁棒自适应控制设计》文中进行了进一步梳理电力系统是一个强非线性、多维、动态大系统。随着电力工业的迅速发展,电力系统单机容量不断地增加,电网结构日益复杂和庞大,使得稳定性问题极为突出。因而,设计先进的控制系统,在提高电网传输能力的同时保证足够的稳定裕度成为电力系统的重要研究课题之一。本文针对电力系统的非线性模型,基于backstepping方法,研究了电力系统励磁、汽门以及各种FACTS控制等一系列稳定控制问题。具体工作归纳如下:第一章简要地介绍了电力系统的主要控制对象和基本的控制问题、电力系统稳定及其进展、非线性控制方法及在电力系统中的应用现状以及本文的主要工作。第二章,研究了含有内部参数不确定性及外部扰动的TCSC单机无穷大系统的鲁棒H_∞控制问题。应用自适应backstepping方法和Lyapunov方法,构造出系统的存储函数,同时设计了H_∞控制器及参数替换律,保证了电力系统的稳定性。第叁章,提出了一种改进的自适应backstepping方法,并应用于FACTS的鲁棒控制问题中。由于控制器的递推设计过程中引入了κ类函数,改善了电力系统的暂态性能,长期来看又不会增加控制器增益。第四章在第叁章的基础上,将改进自适应backstepping方法与滑模控制方法相结合,汲取了滑模控制鲁棒性强的优点。研究了具有内部参数不确定及外部扰动的单机无穷大电力系统的暂态稳定性问题。第五章提出了一种新的自适应backstepping方法,避免了传统自适应backstepping方法由于反复的微分运算而产生的系数膨胀问题,同时也不必为每个子系统构造Lyapunov函数,使得设计过程更加简单。应用该方法设计了发电机主汽门非线性鲁棒控制器。第六章应用协调无源性方法研究了具有发电机励磁和TCSC协调控制的单机无穷大系统的暂态稳定性问题。在控制器的设计过程中,同时考虑了发电机阻尼系数不易精确测量和TCSC含有未建模动态两种类型的不确定性。第七章,研究了考虑输入控制量幅值约束的汽轮机调速系统的暂态稳定性问题。通过引入切换机制,解决了输入控制量幅值约束问题。论文的第八章是结论与对下一步研究工作的展望。
岳金明[6]2017年在《参数化控制方法在电力系统稳定性研究中的应用》文中认为电力系统是一个多维数、强非线性的复杂动态大系统,包含诸多不确定因素和未知干扰。随着电力系统互联的快速发展,电力系统变得越来越复杂,暴露出许多威胁电力系统安全稳定运行的问题。电力系统一旦失稳,无疑会给国民经济和人民生活带来巨大损失和严重灾害。因此,对电力系统运行中的稳定性加以改善成为当下研究的热点。然而,从电力系统自身结构特点出发,施加控制技术是一种行之有效的途径,对于提高电力系统稳定性及安全运行具有重要意义。全文的主要工作内容如下:第一,首先简要介绍了电力系统稳定性意义、研究的主要对象和现阶段用于电力系统的各种控制方法,并对常规控制方式的长处和不足分别进行阐述,对本文的电力系统参数化控制方法的适用性进行分析。然后,将参数化方法应用于线性时不变系统和线性离散周期系统的模型匹配的理论研究中,实现了预期目标。本文将参数化控制方法进行改进,添加鲁棒优化指标,将得到的参数化控制方法应用于电力系统中。第二,将参数化控制方法应用于线性系统的模型匹配中,针对线性时不变和线性离散周期系统,在优化设计的目标函数添加了鲁棒指标,对不同数值算例进行仿真,验证了参数化控制方法的有效性。在此基础上,对电力系统单机无穷大系统的数学模型进行3%阶跃响应和叁相短路实验,采取最优二次型控制方法作为对。对仿真结果的分析和解释,参数化控制方法不仅平息振荡时间不超过3秒,而且系统具有较好的鲁棒性,实验验证了参数化控制方法在电力系统中的实际应用价值。
郝媚美[7]2003年在《汽轮发电机励磁与汽门综合控制的研究》文中研究说明电力系统的稳定性长期以来一直是科研人员关注的焦点，尤其是电力系统在遭受各种形式的干扰后能否快速恢复稳定，有关这方面的研究虽然取得了不少成果，但仍有许多问题有待于解决。本文将非线性大范围直接反馈(DFL)技术进行理论扩展后应用于电力系统暂态稳定分析，并用MATLAB做了仿真实验，结果证明了此种方法用于综合控制的有效性。 论文的主要研究工作和取得的成果如下： 分别比较了现有的励磁控制、汽门控制以及励磁与汽门综合控制的研究成果，浅析了非线性控制方法的发展和现状。在第叁章中通过理论分析阐明了为什么结合汽门控制可以提高电力系统的暂态稳定性，进一步指出进行综合控制的必要性。 在介绍逆系统理论的基础上，详细介绍了DFL理论，通过比较阐明了DFL理论其本质是逆系统方法的一类，并结合具体课题推导出的模型方程将DFL理论进行了扩展，使之适应于电力系统这个强非线性对象。 通过参考大量的书籍文献推导出一套实用的可将大型汽轮发电机励磁与汽门综合起来进行控制的模型方程，此模型方程涵盖了电力系统中特别引人注目的几个量--转子角δ、转子转速ω、发电机q轴电势Eq、暂态电势E'q、有功功率Pe、机械功率Pm、汽门开度μ、机端电压Vt，在此基础上建立了实用的电力系统简化的数学模型，并将扩展的DFL理论应用于此模型系统，结合线性二次型最优控制理论设计出大型汽轮发电机的非线性综合控制器及机端电压最优控制器，通过仿真实验与采用常规的按电压偏差进行调节的比例式励磁控制器+汽门比例控制及采用常规的按电压偏差进行调节的比例式励磁调节器和基于二次型性能指标设计的最优快控汽门(考虑发电机的饱和因素)进行了对比，证实了采用此种控制器可以有效地提高电力系统的暂态稳定性，并且在电力系统遭受小干扰时同样具有良好的调节性能。 为了将理论与实践结合起来，对这种非线性综合控制器的实现在硬件和软件上进行了设想。
彭咏龙, 王仁洲, 柳焯[8]1996年在《同步发电机励磁控制研究综述》文中研究指明回顾了同步发电机励磁控制研究的发展过程，分析了励磁控制技术的发展与控制理论之间的关系，重点介绍了有代表性的励磁控制方式的研究现状、并讨论了各自的优缺点、适用范围和产品化推广应用的可能性。最后强调只有考虑系统非线性特性的非线性励磁控制方式才能充分发挥励磁控制对改善系统稳定性的作用，同时指出了励磁控制技术的发展方向及应解决的关键技术问题．
贾敏[9]2016年在《发电机组励磁与汽门开度的协调控制》文中研究指明电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。近来,经济的迅速发展,科技的不断进步,使得人们对于电能的需求越来越大,电力工业的发展得到了越来越多人的重视。目前,随着超高压、大容量电网的逐步形成,使得电力系统的稳定性和可靠运行性要求也不断提高,因此对控制系统提出了一系列新的要求。电力系统的稳定性控制方法包括励磁控制和汽门控制,但是仅仅依靠其中的一种手段已经不能达到理想的稳定效果,因此考虑将两种手段结合来控制电力系统的稳定。目前,协调控制理论在非线性电力系统中的应用越来越广泛,因此对于协调控制手段的研究也越来越受到人们的关注。本文研究内容是单机无穷大系统的稳定性控制问题。通过运用非线性backstepping控制方法,根据Lyapunov稳定性定理,设计发电机的励磁与汽门开度的协调控制器。首先选取单机无穷大电力系统四阶数学模型,利用backstepping方法设计了考虑状态约束的励磁与汽门开度的协调控制器。设计过程中,通过选取一个带有约束性质的函数作为虚拟控制变量,从而将其限定在所设置的范围内。在此基础上,为了加快系统的暂态响应速度,采用了改进的backstepping控制方法,即加入一个K类函数,由于K类函数具有单调不减的性质,所以在系统发生故障后,极大地提高了系统的暂态响应速度,而且没有过分增加控制增益。之后,考虑到实际的电力系统往往存在各种不确定因素和各种外界干扰的情况,设计了自适应协调控制器和自适应鲁棒?H控制器。最后,通过MATLAB软件进行仿真试验,仿真结果表明,设计的控制器不仅能够使系统快速趋于稳定,而且对于不确定参数和外界干扰有很好的估计和抑制作用,验证了方法的有效性。
黄文康[10]2013年在《同步发电机励磁系统的迭代学习控制研究》文中指出住电力系统的运行中,保证系统的稳定性和提高电压质量的重要方法之一是提高同步发电机励磁控制系统的稳定性,相比较其它提高电力系统稳定性所采取的措施,励磁控制系统的控制具有易于实现、高效性的优点。迭代学习控制不依赖于系统的精确数学模型,通过利用系统的先验知识来不断修正当前控制输入信号,来达到逼近期望值的方法,.且.该算法结构简单、能达到较高的跟踪精度,又能够较好地适应不确定性、非线性强耦合,这正符合电力系统的特点,因此本文从迭代学习控制的原理出发,将迭代学习控制方法应用到同步发电机励磁控制系统中,改善系统的动态品质,达到理想控制效果。本文针对电力系统励磁控制问题,从改善控制算法方面进行研究,主要工作如下：1.本文首先针对线性定常系统分析其开环PID型迭代学习控制并给出收敛性分析,然后针对非线性时变系统给出了其闭环D型迭代学习律,并进行了收敛性分析,接着导出了加速D型学习律。2.本文从对控制信息的利用方面讨论了开环学习和闭环学习的各自优缺点,在此基础上总结并引入了基于遗忘因了的开闭环PID型迭代学习律,此学习律能同时充分利用系统前次运行信息和当次运行的信息,能进步一改善控制性能。3.本文重点以单机无穷大系统为例,将基于遗忘因子的PID型迭代学习控制方法应用于其励磁控制器设计,并给出详细的收敛性分析和证明。此方法通过不断迭代来改善励磁控制器的特性,使其能够很好的维持同步发电机机端电压稳定的能力,控制效果良好,调压效果理想,并且.易于实现。
参考文献：
[1]. 基于李雅普诺夫方法的电力系统变结构励磁控制研究[D]. 雷庆生. 武汉大学. 2004
[2]. 含STATCOM单机系统非线性滑模控制研究[D]. 赵岳恒. 西南交通大学. 2009
[3]. 多机电力系统非线性控制研究[D]. 宋明厚. 燕山大学. 2013
[4]. 基于改进Back-stepping方法的电力系统自适应励磁控制研究[D]. 刘言兴. 郑州大学. 2014
[5]. 基于backstepping方法的电力系统非线性鲁棒自适应控制设计[D]. 孙丽颖. 东北大学. 2009
[6]. 参数化控制方法在电力系统稳定性研究中的应用[D]. 岳金明. 华北水利水电大学. 2017
[7]. 汽轮发电机励磁与汽门综合控制的研究[D]. 郝媚美. 福州大学. 2003
[8]. 同步发电机励磁控制研究综述[J]. 彭咏龙, 王仁洲, 柳焯. 电力情报. 1996
[9]. 发电机组励磁与汽门开度的协调控制[D]. 贾敏. 辽宁工业大学. 2016
[10]. 同步发电机励磁系统的迭代学习控制研究[D]. 黄文康. 浙江工业大学. 2013
标签：电力工业论文; 自动化技术论文; 发电机励磁系统论文; 励磁论文; 电力系统及其自动化论文; 仿真软件论文; 线性系统论文; 系统稳定性论文; 同步发电机论文; 能源论文; 非线性论文;