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水轮机超级储能电气制动装置及其多指标非线性控制策略研究

发布时间:2018-04-21 09:48

  本文选题:超级电容储能制动装置 + 水轮机 ; 参考:《广西大学》2017年硕士论文


【摘要】:现代电力系统的飞速发展为日益增长的电能需要提供了保障,各种新能源(如:风能、太阳能等)发电被接入电力系统中。由于新能源具有间歇、分散、波动等不稳定性,给电力工作者带来了许多难题和挑战。因此,提高电力系统稳定性和改善电能质量就显得尤为重要。超级电容储能制动装置(Super Capacitor energy storage Brake Device,SCBD)作为一种新型的储能制动装置,不仅能在故障后快速投入实现电气制动,提高系统的暂态稳定性和线路的功率传输能力,还可以提供一定的功率支撑,以维持电网的稳定运行,改善电力系统的动、静态性能和电能质量。研究SCBD的控制策略,SCBD与电网其它装置间的协调控制,以提高电力系统的稳定运行水平,使目标量具有良好的动、静态性能,具有重要的实际意义。基于非线性微分代数的电力系统模型能将多种装置的模型结合起来,便于研究SCBD与其它装置间的协调控制具有工程实用价值。本文基于微分代数模型,研究SCBD与水轮机的非线性协调控制策略问题,主要完成以下两点工作:(1)针对SCBD的结构电路图,本文推导了 SCBD的数学模型并论证了其四象限的运行能力。然后建立了单机SCBD的非线性微分代数模型,采用微分代数模型多指标非线性控制(Differential Algebraic model Multi-index Nonlinear Control,DAMNC)的方法来进行单机SCBD控制器的设计,以此来论证SCBD独立控制时的电气制动效果,对电力系统暂态稳定性和动、静态性能的影响。(2)以水轮机励磁系统为切入点,研究SCBD与水轮机励磁系统间的协调控制,针对水轮机励磁系统与SCBD的非线性微分代数模型,采用DAMNC的方法进行SCBD协调控制器的设计,并借助Hartman-Grobman定理,采用近似线性化后闭环系统的极点位置来配置合适的参数矩阵C、K使被控系统的动、静态性能得到很好的协调,趋于渐进稳定状态。仿真结果说明:DAMNC方法设计的控制器能够更好地惩戒系统的动、静态性能,对目标量实现精准控制,增强了其抗干扰的能力;SCBD不仅很好地抑制了系统的阻尼振荡,提高系统的静、暂态稳定性,还改善了电能质量。
[Abstract]:The rapid development of modern power system provides a guarantee for the increasing demand of electric energy. All kinds of new energy (such as wind energy, solar energy, etc.) are connected to the power system. Because of the instability of new energy, such as intermittent, dispersion and fluctuation, it brings many problems and challenges to electric power workers. Therefore, it is very important to improve the stability and quality of power system. As a new type of energy storage braking device, Super Capacitor energy storage Brake device (SCBDD) can not only realize electrical braking after failure, but also improve the transient stability of the system and the power transmission capacity of the line. It can also provide certain power support to maintain the stable operation of the power network and improve the dynamic and static performance and power quality of the power system. In order to improve the stable operation level of power system and make the target have good dynamic and static performance, it is of great practical significance to study the control strategy of SCBD and the coordinated control between SCBD and other devices in power network. The power system model based on nonlinear differential algebra can combine the models of many devices, and it is convenient to study the coordination control between SCBD and other devices. In this paper, based on the differential algebraic model, the nonlinear coordinated control strategy between SCBD and hydraulic turbine is studied. In this paper, the mathematical model of SCBD is derived and its four quadrant capability is demonstrated. Then the nonlinear differential algebraic model of single machine SCBD is established, and the method of differential Algebraic model Multi-index Nonlinear control DAMNCbased on differential Algebraic model is used to design the SCBD controller of single machine, so as to demonstrate the effect of electrical braking when SCBD is controlled independently. The influence on transient stability and dynamic and static performance of power system. (2) based on the turbine excitation system, the coordinated control between SCBD and turbine excitation system is studied, and the nonlinear differential algebraic model between hydraulic turbine excitation system and SCBD is studied. The DAMNC method is used to design the SCBD coordination controller. With the help of Hartman-Grobman theorem and the pole position of the closed-loop system after the approximate linearization, the proper parameter matrix C _ (K) is configured to make the dynamic and static performance of the controlled system well coordinated. Tends to be gradual and stable. The simulation results show that the controller designed by the 7: DAMNC method can better punish the dynamic and static performance of the system, achieve accurate control of the target quantity, and enhance its ability of anti-jamming. SCBD not only can restrain the damping oscillation of the system, but also improve the static state of the system. Transient stability also improves power quality.
【学位授予单位】:广西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM53;TV734

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本文编号:1781913

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