基于Minimax方法的電力系統(tǒng)非線性魯棒控制器設(shè)計.pdf

1、現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個十分龐大的動力學(xué)系統(tǒng)，由不同類型的發(fā)電機組、眾多變電所和電力負荷、不同電壓等級的電力網(wǎng)絡(luò)以及不同傳輸方式的輸電線路所構(gòu)成。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益龐大，并列運行在系統(tǒng)中的發(fā)電機臺數(shù)越來越多，使得穩(wěn)定性問題極為突出。因為電力系統(tǒng)本身及其各個單元與環(huán)節(jié)均具有復(fù)雜的動力學(xué)特性，所以電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是一個具有復(fù)雜非線性關(guān)系的高維狀態(tài)方程組。因此，將非線性控制理論中的策略與成果應(yīng)用于電力系統(tǒng)魯棒控制的研究，對于進一步提高和改善電力系

2、統(tǒng)運行的動態(tài)品質(zhì)具有非常重要的意義。
　　在總結(jié)前人研究工作的基礎(chǔ)上，本文針對電力系統(tǒng)的非線性模型，重點解決系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)或參數(shù)由突發(fā)的大變化所導(dǎo)致的不穩(wěn)定問題。深入研究了受到大擾動時系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定控制問題，以保證系統(tǒng)在突然承受較大擾動時，控制器仍能保持良好性能，可以有效去除外部擾動的負面影響，確保系統(tǒng)對外界干擾不具敏感性。本文的主要工作包括:
　　考慮具有勵磁-汽門開度協(xié)調(diào)控制的電力系統(tǒng)模型，研究基于Backstepping方

3、法的大干擾抑制控制算法設(shè)計問題。針對該模型不具備嚴格反饋結(jié)構(gòu)的特點，調(diào)整了虛擬反饋控制律的設(shè)計步驟，給出了逆推解決方案，完整的保留了原有的非線性特性。采用Minimax方法有效的解決了大干擾的抑制問題，在進行具體的控制器設(shè)計之前，先通過所構(gòu)造的檢驗函數(shù)推算出系統(tǒng)所能承受的最大臨界干擾程度，控制器的設(shè)計充分考慮了干擾的影響程度，從而保證系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力。
　　將基于Minimax與Backsteping方法的干擾抑制策略推廣

4、到n階非線性系統(tǒng)，在逆推過程中逐步擴展調(diào)節(jié)輸出所包含的變量，解決了構(gòu)造的檢驗函數(shù)破壞系統(tǒng)原有的下三角結(jié)構(gòu)問題。同時考慮系統(tǒng)存在參數(shù)不確定的情況，采用參數(shù)映射機制設(shè)計自適應(yīng)律，保證參數(shù)辨識的范圍限定在預(yù)先指定的區(qū)間。將所提控制策略應(yīng)用于汽輪機全程發(fā)電機組，通過仿真對比實驗分析，驗證了所設(shè)計的干擾抑制控制器在提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和改善動態(tài)品質(zhì)方面具有優(yōu)越性。
　　針對靜態(tài)無功補償器(SVC)系統(tǒng)，提出了一種改進的干擾抑制魯棒控制方法。在

5、反饋控制律的設(shè)計過程中引入κ類函數(shù)，提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，長期看來又沒有過分增加控制器增益。采用一種特殊的函數(shù)實現(xiàn)了對系統(tǒng)中原有不確定參數(shù)的非線性重構(gòu)，通過設(shè)計輔助變量的估計器，間接得到未知參數(shù)的估計值，在不破壞控制器光滑性的前提下，限定了參數(shù)估計的范圍，提高了估計效率。
　　計算機技術(shù)的快速發(fā)展使得現(xiàn)代控制系統(tǒng)多為數(shù)字控制信號與模擬量被控對象構(gòu)成的采樣系統(tǒng)，為避免直接將連續(xù)控制器應(yīng)用到計算機采樣系統(tǒng)中，而使得系統(tǒng)隨采樣周期增

6、加而趨于不穩(wěn)定，提出Minimax逆推大干擾采樣抑制策略，進一步改善電力系統(tǒng)的魯棒性和對大干擾的不敏感性。并應(yīng)用該方法設(shè)計了靜止同步補償器(STATCOM)的非線性采樣鎮(zhèn)定控制器，顯著的提高了系統(tǒng)的魯棒性和對干擾的不敏感性。
　　應(yīng)用哈密頓(Hamilton)方法設(shè)計了晶閘管控制串聯(lián)補償器(TCSC)的自適應(yīng)干擾抑制控制器。針對存在未知外部干擾的情況，提出了一種L2增益干擾抑制算法，將Minimax方法引入耗散Hamilton系統(tǒng)