参数化法在电力系统鲁棒控制器设计中的应用

发布时间：2017-09-08 00:05

  本文关键词：参数化法在电力系统鲁棒控制器设计中的应用

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【摘要】：随着全国电网互联的实现,电力系统的复杂程度日益加深。发电机组容量的日益增加和电力系统新技术的应用,对于电力系统稳定性的要求提升到了更高的层次。如何抑制低频振荡的发生这一问题的解决迫在眉睫。因此,为改善和提高电力系统稳定性,新的控制方法的研究和应用已成为电力系统研究的重要课题。本文将鲁棒参数化设计方法与极点配置法相结合,得到改进的参数化方法并将其应用于电力系统控制中。鲁棒参数化方法的中心思想是建立控制律的参数化表达式,再重新优化系统的自由度后带入表达式以求取控制律。基于固定阻尼比的极点配置法则是利用系统施加控制器前后无阻尼机械振荡角频率的不变性来选取期望的阻尼比重新配置系统的闭环极点。将两种方式结合的改进参数化法在保证系统阻尼的前提下对于系统自由度进行优化,根据电力系统的实际情况,在优化设计的目标函数中添加了新的性能指标,并对其权重系数的选取给出了适当的范围。首先,确定系统特征结构配置的具体方案,并将与基于固定阻尼比的极点配置法相结合的改进参数化法应用于鲁棒励磁控制器和汽门控制器当中,通过比较改进前后方案设计的控制器效果,验证了改进后参数化法的优越性。其次,将改进的鲁棒参数化设计方法运用于电力系统鲁棒控制与附加阻尼控制的协调设计之中。所设计的协调控制器对系统结构的改变和参数的摄动具有很强的适应性,SVC可以通过改变系统的线路参数来配合励磁控制,改善了系统的阻尼特性。最后,应用改进的鲁棒参数化方法对PSS的参数进行优化。针对单机无穷大系统,利用改进后的鲁棒参数化法对PSS参数进行设计,并通过仿真验证了方法的有效性。建立了含扰动项的多机系统解耦模型,对PSS协调问题进行了研究,提出了一种基于鲁棒参数化设计思想的干扰抑制鲁棒控制器的设计方法,仿真结果表明该方法可有效抑制多机扰动并快速平息振荡。
【关键词】：电力系统 鲁棒控制 参数化设计 极点配置 多目标优化
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM712
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景以及研究的目的与意义9-10
• 1.2 鲁棒参数化理论研究现状10-11
• 1.3 电力系统控制措施研究现状11-15
• 1.3.1 励磁控制11-14
• 1.3.2 汽门控制14
• 1.3.3 SVC控制14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 第2章 鲁棒控制器设计方法的改进17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 鲁棒参数化设计方法17-21
• 2.2.1 鲁棒参数化表达式的建立18-19
• 2.2.2 寻优目标函数的选择19-21
• 2.3 基于固定阻尼比的极点配置法21-22
• 2.4 鲁棒参数化方法的改进及其特点分析22-23
• 2.4.1 鲁棒参数化方法的改进22-23
• 2.4.2 改进设计方案的特点分析23
• 2.5 小结23-25
• 第3章 基于改进参数化法的发电机鲁棒控制器设计25-41
• 3.1 引言25
• 3.2 基于改进参数化法的励磁控制器设计与仿真25-36
• 3.2.1 励磁系统的数学模型25-29
• 3.2.2 单机系统励磁控制器的设计与仿真29-31
• 3.2.3 多机系统励磁控制器的设计与仿真31-36
• 3.3 基于改进参数化法的汽门控制器的设计与仿真36-40
• 3.3.1 汽门控制系统的数学模型36-37
• 3.3.2 汽门控制器的设计与仿真37-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 励磁控制器与SVC阻尼器的协调控制研究41-50
• 4.1 引言41
• 4.2 被控对象数学模型41-43
• 4.3 励磁与SVC协调控制器的设计43-49
• 4.3.1 单机系统鲁棒励磁与SVC协调控制器的设计与仿真43-45
• 4.3.2 多机系统鲁棒励磁与SVC协调控制器的设计与仿真45-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 基于改进参数化法的PSS参数优化50-62
• 5.1 引言50
• 5.2 PSS参数优化与仿真50-54
• 5.2.1 PSS系统的数学模型50-51
• 5.2.2 PSS参数优化设计51-53
• 5.2.3 PSS参数优化的算例仿真53-54
• 5.3 多机系统附加PSS控制的设计与仿真54-61
• 5.3.1 抑制多机之间扰动的鲁棒控制器设计方案54-55
• 5.3.2 多机系统附加PSS阻尼器的数学模型55-56
• 5.3.3 多机系统附加PSS控制的设计与仿真56-61
• 5.4 小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 附录67-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果69-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 蔡超豪;;考虑时滞影响的汽轮发电机汽门开度的广域H_∞控制[J];电力科学与工程;2009年02期

2 李江;李国庆;邹维;张浩;姚衍明;;固定增益与变增益最优励磁控制策略的小扰动稳定域研究[J];电力自动化设备;2014年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 付风玉;矩阵与一类飞行器控制设计[D];哈尔滨工业大学;2010年

2 胡薇;基于H_∞理论的电力系统稳定器设计与机组协调[D];山东大学;2012年

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本文编号：810693