电力系统自适应Terminal滑模控制研究

论文摘要

现代社会对电力系统安全稳定运行的要求越来越高,同时电力系统本身复杂性和规模的增加,使得控制难度加大。采用先进的控制理论是电力系统稳定控制发展的必然趋势。本文将自适应Terminal滑模控制应用于电力系统,分别设计了发电机励磁、调速器、FACTS设备的稳定控制器,以提高系统稳定性。本文的主要内容如下：(1)回顾了有关电力系统稳定控制与Terminal滑模控制的研究概况,并简要介绍了Terminal滑模控制的思想。(2)研究非线性系统自适应Terminal滑模控制。首先设计了针对系统不确定参数的自适应Terminal滑模估计规律,并推导出一类不确定系统的非奇异自适应Terminal滑模控制规律；将自抗扰控制与Terminal滑模控制结合,以提高控制器的抗干扰能力；提出了基于动态面的自适应Terminal滑模控制,可解决一类非线性不确定系统的控制问题。(3)将自适应Terminal滑模控制应用于发电机励磁控制器的设计。首先在单机无穷大系统模型基础上设计了发电机自适应Terminal滑模励磁控制器；然后在多机电力系统模型基础上引入COI信息,建立多机电力系统自适应鲁棒Terminal滑模励磁控制规律。(4)研究发电机组调速系统自适应Terminal滑模控制。首先设计了水轮机调速系统的Terminal滑模控制器；然后设计了汽轮发电机组励磁与汽门Terminal滑模协调控制器；最后设计了适用于多机系统的汽门开度Terminal滑模控制器。(5)研究FACTS设备自适应Terminal滑模控制。首先设计了TCSC的自适应Terminal滑模控制器；然后设计了基于动态面的STATCOM自适应Terminal滑模控制器；最后设计了SVC与发电机励磁协调Terminal滑模控制器。本文所设计的控制器均经过了数值仿真。基于电力系统数学模型的仿真结果证明了设计的电力系统自适应Terminal滑模控制器可以有效提高系统稳定性,抑制功率振荡。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电力系统稳定控制的研究现状
• 1.2.1 反馈线性化
• 1.2.2 鲁棒控制
• 1.2.3 自适应控制
• 1.2.4 基于Lyapunov函数的控制
• 1.2.5 滑模变结构控制
• 1.2.6 智能控制
• 1.2.7 小结
• 1.3 Terminal滑模控制的发展与应用
• 1.3.1 Terminal滑模控制基本原理
• 1.3.2 Terminal滑模面的发展
• 1.3.3 非线性系统Terminal滑模控制
• 1.3.4 Terminal滑模控制与其它控制方法的结合
• 1.3.5 Terminal滑模控制的工程应用
• 1.4 本文的主要工作
• 2 自适应Terminal滑模控制
• 2.1 参数不确定系统的自适应Terminal滑模控制
• 2.1.1 二阶系统的自适应Terminal滑模控制
• 2.1.2 一类高阶不确定系统的自适应非奇异Terminal滑模控制
• 2.2 自抗扰Terminal滑模控制
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 基本原理
• 2.2.3 仿真验证
• 2.3 基于动态面设计的自适应Terminal滑模控制
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 控制器设计
• 2.3.3 稳定性证明
• 2.3.4 仿真验证
• 3 发电机励磁系统自适应Terminal滑模控制
• 3.1 单机系统的励磁控制
• 3.1.1 数学模型
• 3.1.2 控制器设计
• 3.1.3 数值仿真
• 3.1.4 小结
• 3.2 多机电力系统的励磁控制
• 3.2.1 数学模型
• 3.2.2 控制器设计
• 3.2.3 数值仿真
• 3.2.4 小结
• 4 发电机组调速系统自适应Terminal滑模控制
• 4.1 水轮发电机组调速系统自抗扰Terminal滑模控制
• 4.1.1 数学模型
• 4.1.2 控制器设计
• 4.1.3 数值仿真
• 4.1.4 小结
• 4.2 汽轮发电机自适应Terminal滑模综合控制
• 4.2.1 数学模型
• 4.2.2 控制器设计
• 4.2.3 数值仿真
• 4.2.4 小结
• 4.3 多机电力系统自适应Terminal滑模汽门开度控制
• 4.3.1 数学模型
• 4.3.2 控制器设计
• 4.3.3 数值仿真
• 4.3.4 小结
• 5 FACTS设备自适应Terminal滑模控制
• 5.1 TCSC自适应非奇异Terminal滑模控制
• 5.1.1 数学模型
• 5.1.2 控制器设计
• 5.1.3 数值仿真
• 5.1.4 小结
• 5.2 基于动态面设计的STATCOM自适应滑模控制器
• 5.2.1 数学模型
• 5.2.2 控制器设计
• 5.2.3 数值仿真
• 5.2.4 小结
• 5.3 SVC与发电机励磁自适应Terminal滑模协调控制
• 5.3.1 数学模型
• 5.3.2 控制器设计
• 5.3.3 数值仿真
• 5.3.4 小结
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间撰写与发表的论文