基于动态面方法的电力系统励磁控制设计

发布时间：2017-09-05 17:52

  本文关键词：基于动态面方法的电力系统励磁控制设计

  更多相关文章： 电力系统 非线性系统 励磁控制 动态面控制技术 不确定外部干扰 输入饱和 吸引域 二次方稳定性

【摘要】：电力系统是一类复杂、非线性、高阶的动态大系统。近年来,随着社会生产水平的不断提高,用电需求量不断增大,使得电力系统的单机容量越来越大,电网结构也越来越复杂,这对电力系统的稳定性和可靠性提出了更高的要求。发电机的励磁系统作为电力系统的重要组成部分,主要承担控制机端电压和分配发电机无功功率的任务,因此先进的发电机励磁控制技术是提高电力系统稳定性最有效和最经济的技术手段之一。本文针对单机无穷大电力系统,运用动态面控制技术设计励磁控制律,并针对电力系统在不确定干扰和输入饱和限制条件下,研究动态面控制器的稳定性问题。具体的工作归纳如下:第一章,主要介绍了研究电力系统稳定性的重要意义,励磁控制技术的研究现状以及非线性控制理论在这一问题上的应用,并简要地描述了本文的主要工作。第二章,主要描述了单机无穷大励磁控制电力系统的数学建模过程。第三章,简要介绍了非线性控制理论的一些基本概念,重点描述了动态面控制律的设计方法,并针对严参数反馈不确定非线性系统设计动态面控制器,通过数学推导得出原系统线性化的闭环动态误差方程,从而利用该误差方程分析非线性动态面控制系统的稳定性。第四章,针对不确定未知干扰的单机无穷大电力系统,使用动态面方法设计励磁控制器;并利用励磁系统的闭环动态误差方程,通过构造李亚普诺夫函数推导出励磁系统二次方稳定性定理;同时根据稳定性定理寻找合适的动态面参数,保证系统在简化的控制律下具有更好的稳定性。仿真实验验证了该算法的有效性。第五章,针对输入饱和限制的不确定单机无穷大电力系统,设计饱和动态面励磁控制律,并提出了一种基于二次方稳定性的实用稳定域估计方法。同时为了降低饱和控制器的保守性,引入了饱和阶次的概念,并将饱和系统的二次方稳定性定理转化线性矩阵不等式约束优化问题,使用MATLAB软件求解出饱和系统的椭球不变集。仿真验证了此方法的可行性。第六章,总结了本文的主要工作并给出下一步工作的展望。
【关键词】：电力系统 非线性系统 励磁控制 动态面控制技术 不确定外部干扰 输入饱和 吸引域 二次方稳定性
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM712
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 电力系统稳定性概述13-15
• 1.1.1 电力系统稳定性的研究意义13-14
• 1.1.2 电力系统稳定性的定义与分类14-15
• 1.2 电力系统励磁控制技术的研究现状15-19
• 1.2.1 励磁控制系统描述15-16
• 1.2.2 非线性控制理论在励磁系统中的应用16-19
• 1.3 输入饱和励磁控制系统19
• 1.4 本文主要研究工作与内容安排19-21
• 第二章 电力系统数学模型21-28
• 2.1 电力系统建模概述21
• 2.2 同步发电机转子运动方程21-23
• 2.3 单机无穷大电力系统输出功率方程23-25
• 2.4 单机无穷大励磁控制系统建模25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 动态面控制方法的基本原理28-41
• 3.1 引言28
• 3.2 非线性控制理论的一些基本概念28-33
• 3.2.1 李亚普诺夫稳定性理论相关知识28-31
• 3.2.2 凸优化的一些基本概念31-32
• 3.2.3 S-procedure32
• 3.2.4 线性矩阵不等式32-33
• 3.3 基于动态面方法非线性系统控制器设计33-36
• 3.4 动态面控制系统的稳定性分析36-40
• 3.4.1 动态面控制系统的动态误差方程36-39
• 3.4.2 系统稳定性分析39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 电力系统非线性动态面励磁控制器设计41-52
• 4.1 引言41
• 4.2 励磁控制非线性电力系统模型41-43
• 4.3 动态面励磁控制器设计43-44
• 4.4 系统稳定性分析及控制器参数选择44-48
• 4.5 仿真结果与分析48-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第五章 考虑输入饱和的动态面励磁控制技术及其稳定性分析52-68
• 5.1 引言52-53
• 5.2 饱和系统的一些基本概念53-54
• 5.2.1 饱和环节的定义和分类53-54
• 5.2.2 饱和系统的研究方法54
• 5.3 考虑输入饱和的电力系统动态面励磁控制技术54-58
• 5.3.1 输入饱和励磁控制器设计54-55
• 5.3.2 输入饱和电力系统的动态误差方程55-58
• 5.4 饱和系统二次方稳定性和吸引域估计58-61
• 5.5 系统仿真验证及结果分析61-67
• 5.6 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文74

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