微分代數(shù)方程Hamilton系統(tǒng)及其在電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制中的應用研究.pdf

1、隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行方式的復雜程度也在不斷增加，勢必使電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定面臨新的挑戰(zhàn)。由于柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)的出現(xiàn)為電力系統(tǒng)帶來了更多的控制資源，如何實現(xiàn)多種控制裝置的協(xié)調(diào)控制用以改善電力系統(tǒng)的運行性能，成為一個具有理論價值和實際意義的工作。采用非線性微分代數(shù)方程描述的電力系統(tǒng)模型能夠很好地將多種裝置模型結(jié)合起來，可以為協(xié)調(diào)控制的研究提供便利，因此，對微分代數(shù)方程進行研究并開發(fā)有效的穩(wěn)定控制策略正在逐漸

2、成為國內(nèi)外的研究熱點。廣義Hamilton系統(tǒng)理論從能量的觀點出發(fā)，在系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)鎮(zhèn)定以及其他控制問題中日益受到研究者的關(guān)注。本文對微分代數(shù)方程的廣義Hamilton系統(tǒng)進行研究，并將其應用于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。研究工作已經(jīng)取得了如下主要成果： 1、通過對已有微分代數(shù)方程Hamilton實現(xiàn)形式的總結(jié)和對電力系統(tǒng)非線性微分代數(shù)方程所具有特點的研究，提出了符合電力系統(tǒng)特點而且更易于實現(xiàn)的一種微分代數(shù)方程Hamilton系統(tǒng)

3、的實現(xiàn)形式，并給出了Hamilton函數(shù)的構(gòu)造方法。 2、在所提微分代數(shù)方程Hamilton實現(xiàn)形式的基礎上，給出了直接阻尼注入的反饋鎮(zhèn)定控制器以保證系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。在此基礎上，為了進一步改進閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能，將基于Hamilton系統(tǒng)的連接和阻尼配置-無源控制(IDA-PBC)方法(能量整形方法)推廣至微分代數(shù)方程組成的系統(tǒng)，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)矩陣進行重新配置。此外，考慮到系統(tǒng)可能存在的不確定性，為減小干擾的影響，就系統(tǒng)

4、L2增益干擾抑制問題，提出相應的控制律，在保證閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定性的同時使其在L2增益意義下是魯棒的。 3、通過對微分代數(shù)方程形式的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)保持模型物理結(jié)構(gòu)的分析，完成了含有非線性負荷的多機電力系統(tǒng)的耗散Hamilton實現(xiàn)，該Hamilton系統(tǒng)具有直觀的物理意義，清晰地表達了系統(tǒng)與外部的互聯(lián)以及內(nèi)部的互聯(lián)結(jié)構(gòu)。根據(jù)Hamilton函數(shù)所具有的能量函數(shù)性質(zhì)，從能量函數(shù)角度研究了E'q動態(tài)對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響。分析了所得Hami

5、lton系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)矩陣中存在的不足，用所提出的微分代數(shù)方程的能量整形IDA-PBC方法，重新配置結(jié)構(gòu)矩陣，加入機電耦合項，整形系統(tǒng)能量。所得的勵磁控制策略對改善含有非線性負荷的電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性有很大幫助。 4、研究了多機電力系統(tǒng)中勵磁和靜止無功補償器(SVC)的協(xié)調(diào)控制問題，以克服多種可控設備之間可能存在的不良交互影響。在完成含有SVC的多機電力系統(tǒng)Hamilton實現(xiàn)基礎上，經(jīng)由能量整形IDA-PBC方法，設計了勵磁和SV