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《东北大学》 2015年
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多机电力系统稳定性分析和非线性控制器设计

董秀娟  
【摘要】:现代电力系统是一个强非线性、高维数、分层分布的动态大系统,随着电力工业的迅速发展,已经成为了人类历史上构造最复杂的工业系统之一,但其稳定运行也越来越接近稳定的极限,因此电力系统的安全运行的问题日益尖锐。如何对目前的电力系统施加控制手段以改善和提高电力系统的稳定运行问题已经成为专家学者们的迫切任务。鉴于此,本文主要利用Backstepping方法,Minimax方法和浸入与不变控制方法,针对具有三阶模型的电力系统进行控制器设计,以提高电力系统的暂态稳定性能,主要研究工作如下:(1)对选题的目的和意义进行陈述,对电力系统的主要控制对象及其稳定控制发展进行简要的概述,论述了非线性控制方法在电力系统的应用概况,总结了本文的主要工作。(2)针对具有励磁控制的多机电力系统,考虑系统受到发电机发生机械功率扰动等突发性大干扰的情况,将Backstepping与Minimax方法相结合设计了非线性大干扰抑制控制器;对具有汽门控制的多机电力系统的情况,基于Backstepping与Lyapunov方法提出了一种关于Minimax方法的非线性大干扰自适应控制器设计方案。重点考虑未知参数边界已知情况,设计了非线性大干扰抑制控制器及参数自适应律,保证汽门系统对大干扰不具敏感性,同时有效地降低了干扰处理的保守性。(3)针对再热式(Reheat-type)汽轮发电机组的汽门控制,基于非确定性等价思想提出一种非线性大干扰抑制控制的自适应递推设计方案。在设计的过程中先对参数估计误差进行设计,这种方法在设计参数估计器时由于引进了β函数,因而参数估计器的选择更加灵活。在此基础上,利用Minimax方法优势讨论了当系统大扰动发生时,对系统影响的最大破坏程度,由该方法设计的控制器保证了考虑了确保该系统具有良好的鲁棒性和对大干扰的不敏感性。同时k类函数的引进在讨论系统控制器的设计又考虑了暂态响应和控制器的增益问题,改善了系统的暂态稳定性能。(4)针对多机励磁系统,基于非确定性等价方法利用参数重构思想讨论了系统的暂态稳定稳定问题。在考虑阻尼系数不确定的情况下,通过参数重构将一个光滑的非线性函数映射到未知参数,将参数估计范围锁定在预先指定的区间内。在此基础上设计了非确定等价励磁控制器和参数自适应律,改善了系统的暂态稳定性能。(5)针对带有TCSC的单机无限总线系统,利用浸入与不变思想设计了基于状态反馈的非线性阻尼控制器。通过选定一个特定的二维目标系统和映射函数,将所要研究的对象浸入其中,使得所设计的非线性阻尼控制器在不需要构造Lyapunov函数的情况下便保证了闭环系统的渐近稳定性和轨迹的有界性。论文的第七章是结论与对下一步研究工作的展望。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP273

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