基于分数阶PID的电力系统稳定器与弱电网下垂控制器设计
发布时间：2021-03-22 17:46
为增加电力系统稳定性,比例-积分-微分控制器（Proportion-Integral-Derivative Controller,PID控制器）以其运行机理简单、安装使用方便而受到电力行业的广泛关注,然而随着技术的不断发展也暴露出该控制器灵活性不足的问题。分数阶PID控制器控制能力强、灵活性较好,可在实数域内对系统输出进行灵活调控。为加快收敛速度、提高寻优精度以及增加全局收敛性,本文提出利用Levy变异的帝国竞争算法（Levy Mutation Imperialist Competition Algorithm,LMICA）对控制参数进行整定。针对互联弱交流系统的稳定问题,提出利用分数阶PID控制器分别对电力系统稳定器（Power System Stabilizer,PSS）以及分布式电站中的下垂控制器进行改进,从而进一步对互联电力系统中低频振荡问题和并网逆变器系统的稳定问题进行探索。本文具体内容如下:首先,介绍了分数阶PID控制器的控制原理及其在维持系统稳定性中所发挥的重要作用;分析了基于Levy变异的帝国竞争算法的优势。其次,为加强传统电力系统稳定器设计中抑制低频振荡的能力、提高其...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 电力系统稳定性
1.1.2 电力系统低频振荡问题
1.1.3 弱电网稳定性
1.2 国内外研究现状
1.2.1 改进的电力系统稳定器
1.2.2 弱电网条件下的稳定性控制
1.2.3 分数阶PID控制器及其整定
1.3 本文主要工作
第2章 分数阶PID控制器及LMICA
2.1 引言
2.2 分数阶PID控制器
2.2.1 分数阶微积分定义
2.2.2 分数阶PID控制器
2.3 基于Levy变异的帝国竞争算法
2.3.1 帝国竞争算法
2.3.2 Levy变异帝国竞争算法
2.4 电网互联系统
2.5 本章小结
第3章 考虑LMICA的改进电力系统稳定器
3.1 引言
3.2 单机系统下低频振荡分析
3.2.1 PSS的单机无穷大系统小信号模型
3.2.2 低频振荡分析
3.3 基于分数阶PID控制器的PSS系统
3.3.1 基于分数阶PID的 PSS控制理论
3.3.2 基于分数阶PID的 PSS仿真模型
3.4 分数阶PID控制器参数优化
3.4.1 初始化帝国
3.4.2 电力系统问题求解
3.4.3 求解控制参数
3.5 仿真分析
3.5.1 加入PSS的励磁控制系统的仿真分析
3.5.2 整数阶与分数阶PID控制器的仿真对比
3.5.3 不同算法对分数阶PID控制器的PSS系统的仿真对比
3.6 本章小结
第4章 基于分数阶PID的弱电网下垂控制器设计
4.1 引言
4.2 弱电网滤波器的性能分析
4.3 下垂控制器机理研究
4.4 基于分数阶PID控制器改进的下垂控制
4.4.1 下垂控制原理
4.4.2 基于分数阶PID的双环控制结构设计
4.4.3 基于分数阶PID控制器改进的下垂控制模型分析
4.4.4 L型与LCL型并网逆变器的仿真对比
4.5 改进电容并联虚拟电阻方案设计
4.5.1 弱电网条件下的改进电容并联虚拟电阻方案设计
4.5.2 改进的电容并联虚拟电阻模型
4.5.3 改进电容并联虚拟电阻方案设计仿真分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]弱电网下基于权重因子的并网变流器前馈控制[J]. 黄现莲,冯向东,张新闻. 电气传动. 2019(03)
[2]水电机组引起的超低频振荡特性及抑制措施研究[J]. 刘少博,王德林,马宁宁,邓伟,周鑫,吴水军,和鹏. 中国电机工程学报. 2019(18)
[3]三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计方法[J]. 冯家铨,陈堂贤. 电力科学与工程. 2019(02)
[4]基于粒子群算法倒立摆分数阶PID参数优化[J]. 魏立新,王浩,穆晓伟. 控制工程. 2019(02)
[5]含有分数阶PID控制器的随机动力系统可靠性分析[J]. 李伟,张美婷,赵俊锋,黄冬梅. 动力学与控制学报. 2019(01)
[6]对分数阶非线性悬架的遗传优化PIλDμ控制[J]. 陈炎冬,陈宁,杨敏,刘洁. 现代制造工程. 2019(01)
[7]光伏并网逆变器与模拟电网波动的影响分析[J]. 胡月笛,肖增弘,鞠振河,潘嵩,李丽. 沈阳工程学院学报(自然科学版). 2019(01)
[8]基于改进灰狼优化算法的多机电力系统稳定器参数优化[J]. 孙宁杰,王德林,高原,康积涛,卢博衍,周鑫,吴水军,和鹏. 电工技术. 2019(01)
[9]基于SVC和PSS的电力系统暂态稳定性研究[J]. 邓聪,陈姗,王奕君,潘嘉辉. 河北电力技术. 2018(05)
[10]基于多种变异机制的帝国主义竞争算法[J]. 洪晓敏,王帅群,孔薇. 现代计算机(专业版). 2018(27)
博士论文
[1]大容量光伏逆变系统接入弱电网运行可行域研究[D]. 黄亚峰.华北电力大学 2014
硕士论文
[1]基于帝国主义竞争算法的分数阶PIλDμ控制系统的研究与改进[D]. 杨广源.东北石油大学 2018
[2]基于二进制极值优化的分数阶PID控制方法及其应用研究[D]. 吴迪.温州大学 2016
[3]弱电网条件下并网变流器控制策略的研究[D]. 张馨月.北京交通大学 2015
[4]弱电网情况下光伏并网逆变器的稳定性研究[D]. 蔡蒙蒙.天津大学 2014
[5]弱电网下光伏并网逆变器稳定运行控制技术研究[D]. 杨玉琳.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3094213
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 电力系统稳定性
1.1.2 电力系统低频振荡问题
1.1.3 弱电网稳定性
1.2 国内外研究现状
1.2.1 改进的电力系统稳定器
1.2.2 弱电网条件下的稳定性控制
1.2.3 分数阶PID控制器及其整定
1.3 本文主要工作
第2章 分数阶PID控制器及LMICA
2.1 引言
2.2 分数阶PID控制器
2.2.1 分数阶微积分定义
2.2.2 分数阶PID控制器
2.3 基于Levy变异的帝国竞争算法
2.3.1 帝国竞争算法
2.3.2 Levy变异帝国竞争算法
2.4 电网互联系统
2.5 本章小结
第3章 考虑LMICA的改进电力系统稳定器
3.1 引言
3.2 单机系统下低频振荡分析
3.2.1 PSS的单机无穷大系统小信号模型
3.2.2 低频振荡分析
3.3 基于分数阶PID控制器的PSS系统
3.3.1 基于分数阶PID的 PSS控制理论
3.3.2 基于分数阶PID的 PSS仿真模型
3.4 分数阶PID控制器参数优化
3.4.1 初始化帝国
3.4.2 电力系统问题求解
3.4.3 求解控制参数
3.5 仿真分析
3.5.1 加入PSS的励磁控制系统的仿真分析
3.5.2 整数阶与分数阶PID控制器的仿真对比
3.5.3 不同算法对分数阶PID控制器的PSS系统的仿真对比
3.6 本章小结
第4章 基于分数阶PID的弱电网下垂控制器设计
4.1 引言
4.2 弱电网滤波器的性能分析
4.3 下垂控制器机理研究
4.4 基于分数阶PID控制器改进的下垂控制
4.4.1 下垂控制原理
4.4.2 基于分数阶PID的双环控制结构设计
4.4.3 基于分数阶PID控制器改进的下垂控制模型分析
4.4.4 L型与LCL型并网逆变器的仿真对比
4.5 改进电容并联虚拟电阻方案设计
4.5.1 弱电网条件下的改进电容并联虚拟电阻方案设计
4.5.2 改进的电容并联虚拟电阻模型
4.5.3 改进电容并联虚拟电阻方案设计仿真分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]弱电网下基于权重因子的并网变流器前馈控制[J]. 黄现莲,冯向东,张新闻. 电气传动. 2019(03)
[2]水电机组引起的超低频振荡特性及抑制措施研究[J]. 刘少博,王德林,马宁宁,邓伟,周鑫,吴水军,和鹏. 中国电机工程学报. 2019(18)
[3]三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计方法[J]. 冯家铨,陈堂贤. 电力科学与工程. 2019(02)
[4]基于粒子群算法倒立摆分数阶PID参数优化[J]. 魏立新,王浩,穆晓伟. 控制工程. 2019(02)
[5]含有分数阶PID控制器的随机动力系统可靠性分析[J]. 李伟,张美婷,赵俊锋,黄冬梅. 动力学与控制学报. 2019(01)
[6]对分数阶非线性悬架的遗传优化PIλDμ控制[J]. 陈炎冬,陈宁,杨敏,刘洁. 现代制造工程. 2019(01)
[7]光伏并网逆变器与模拟电网波动的影响分析[J]. 胡月笛,肖增弘,鞠振河,潘嵩,李丽. 沈阳工程学院学报(自然科学版). 2019(01)
[8]基于改进灰狼优化算法的多机电力系统稳定器参数优化[J]. 孙宁杰,王德林,高原,康积涛,卢博衍,周鑫,吴水军,和鹏. 电工技术. 2019(01)
[9]基于SVC和PSS的电力系统暂态稳定性研究[J]. 邓聪,陈姗,王奕君,潘嘉辉. 河北电力技术. 2018(05)
[10]基于多种变异机制的帝国主义竞争算法[J]. 洪晓敏,王帅群,孔薇. 现代计算机(专业版). 2018(27)
博士论文
[1]大容量光伏逆变系统接入弱电网运行可行域研究[D]. 黄亚峰.华北电力大学 2014
硕士论文
[1]基于帝国主义竞争算法的分数阶PIλDμ控制系统的研究与改进[D]. 杨广源.东北石油大学 2018
[2]基于二进制极值优化的分数阶PID控制方法及其应用研究[D]. 吴迪.温州大学 2016
[3]弱电网条件下并网变流器控制策略的研究[D]. 张馨月.北京交通大学 2015
[4]弱电网情况下光伏并网逆变器的稳定性研究[D]. 蔡蒙蒙.天津大学 2014
[5]弱电网下光伏并网逆变器稳定运行控制技术研究[D]. 杨玉琳.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3094213
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