电力系统切换非线性励磁控制研究

论文摘要

安全稳定的电力供应是国民经济和社会发展的基础和保障。由于电力系统的高度非线性特性,线性化控制手段难以保证电力系统在大扰动下的稳定性,而电力系统中所包含的OLTC等切换装置的存在进一步增加了系统动态的复杂性和控制的难度。如何利用先进控制手段有效提高电力系统的稳定性已成为国内外控制界和工程界长期面对的研究课题。本文采用多种非线性控制方法对电力系统的切换控制问题进行研究,主要内容包括：1、研究了切换非线性微分代数系统的Hamilton实现问题,讨论了串联、并联和反馈联接的切换非线性微分代数系统的Hamilton耗散性,利用切换子系统的Hamilton函数构成多Lyapunov函数,分析了切换非线性微分代数系统的稳定性,设计了镇定控制器。2、将逆系统方法和Lyapunov函数方法相结合,基于分层设计思想研究了单机无穷大系统的高性能励磁控制问题。首先采用逆系统方法实现了系统的反馈线性化,然后基于Lyapunov函数方法对包含零动态的部分线性化系统设计了切换励磁控制器。由于考虑了零动态系统对稳定性的影响,本文设计的控制器能同时满足功角稳定和端电压调节的要求。3、建立了包含OLTC、恒功率负荷和发电机动态的电力系统切换非线性微分代数系统模型,完成了其耗散Hamilton实现,利用该耗散Hamilton实现结构设计了镇定控制器。基于MATALB电力系统工具箱建立了包含OLTC和非线性负荷的电力系统仿真模型。仿真结果表明,所设计的非线性控制器能够更加有效地改善系统的功角稳定性和电压稳定性。本文所采用的逆系统方法和Hamilton函数方法能充分利用系统的结构特性进行控制器设计,而且设计过程简洁,物理概念清晰,是对电力系统稳定控制研究的有益的探索。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 电力系统非线性控制
• 1.2.1 非线性系统的控制方法
• 1.2.2 逆系统法在电力系统中的应用
• 1.2.3 Hamilton函数方法电力系统中的应用
• 1.3 本论文的研究内容和章节安排
• 2 切换非线性微分代数系统耗散实现与控制
• 2.1 引言
• 2.2 切换非线性微分代数系统控制
• 2.2.1 切换非线性微分代数系统稳定性
• 2.2.2 切换非线性微分代数系统耗散Hamilton实现
• 2.3 本章小结
• 3 单机无穷大电力系统非线性综合励磁控制
• 3.1 引言
• 3.2 非线性控制系统的逆系统方法
• 3.2.1 系统的逆
• 3.2.2 逆系统方法基本原理
• 3.3 Lyapunov稳定性及基本定理
• 3.4 单机无穷大电力系统数学模型
• 3.5 电力系统非线性综合励磁控制器设计
• 3.6 仿真分析
• 3.7 本章小结
• 4 含OLTC的单机单负荷电力系统励磁控制
• 4.1 引言
• 4.2 单机单负荷电力系统数学模型
• 4.3 基于能量的电力系统励磁控制
• 4.4 仿真分析
• 4.4.1 OLTC仿真模型
• 4.4.2 仿真实验
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果