多机电力系统H∞滑模分散鲁棒励磁控制器设计
汤洪海,李春文
(清华大学自动化系,北京100084)
摘要:针对电力系统鲁棒励磁控制模型的非线性和不确定性等特点,提出了一种应用于多机电力系统的抑制不完全满足匹配条件干扰的分散鲁棒励磁控制律。首先通过反馈线性化技术预设反馈控制律将多机系统分散解耦,且控制律中均为本地可测量量,并对解耦后的系统设计了H∞滑模励磁控制器(HSMEC)。最后根据实际电力系统对暂态稳定和静态稳定的要求,结合HSMEC和线性最优励磁控制(LOEC)的优点,设计了HSMEC+LOEC综合励磁控制器。仿真结果表明,所设计的控制器能够快速有效地稳定电力系统,且具有良好的动态性能。
关键词:多机电力系统;鲁棒控制;励磁控制;反馈线性化;H∞控制;滑模控制
中图分类号:TM762 文献标识码:A 文章编号:1003-8930(2007)04-0100-06
1 前言
随着控制理论的发展,电力系统控制模型也在不断发生着变化。从线性控制理论应用于线性模型[1]、非线性控制理论应用于非线性模型[2~4]到鲁棒控制理论应用于鲁棒控制模型鲁棒模型[5,6]。电力系统数学模型的不确定性包括在运行过程中受到各种外界干扰的影响,所建模型动态不确定性以及参数不确定性和各种测量误差带来的不确定性。
因此,在设计电力系统控制器时要充分考虑到各种不确定性,设计出具有鲁棒性能的控制器来有效保证系统稳定,提高电力系统运行的经济效益。
励磁控制是改善电力系统稳定性的重要手段之一。目前普遍使用的电力系统控制方式,一般有比例积分微分(proportion integral differential,PID)调节、电力系统稳定器(power systemstabilizer,PSS)、线性最优控制及非线性最优控制等,它们在提高系统稳定性、改善系统性能等方面发挥着重要的作用。但是这些控制器往往忽略了电力系统中各种扰动因素带来的不确定性,而电力系统是一个复杂的动态系统,系统中存在着各种扰动,因此设计能够抑制各种不确定性的鲁棒控制器显得尤为重要。滑模变结构[7,8]控制可以较好的抑制满足匹配条件的各种不确定性,H∞控制[9~11]可
6 结语
电力系统区域分布广,大部分元件具有延迟和饱和等复杂的非线性特性。对于多机电力系统励磁控制而言,在设计分散控制器时还需充分考虑其励磁通道的不确定性。研究表明:
1)基于反馈线性化所设计的HSMEC +LOEC综合励磁控制器既可以在干扰情况下有效快速地稳定系统,也能够保证系统具有良好的动态性能,同时设计具有迟滞回线形式的切换规律,避免了两个控制律之间过于频繁地切换,因此,该控制器具有一定的应用价值。
2)本文所设计的控制器均由发电机本地可测量构成,实现了分散控制的目的,更加有利于工程推广。
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