电力系统霍普夫分岔变结构控制设计与仿真

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1、电力系统霍普夫分岔变结构控制设计与仿真李升，苏钟华，成龙（南京工程学院电力工程学院，江苏南京211167）摘要：电力系统中，霍普夫(Hopf)分岔可能先于鞍结分岔出现而成为电压失稳的主要原因，对霍普夫分岔进行控制对于提高系统的电压稳定性具有重要的意义。本文运用数值分岔分析软件MATCONT对一个含SVC的单机—动态负荷系统进行了分岔分析，结果显示霍普夫分岔先于鞍结分岔出现，给系统的电压稳定性造成了隐患。为了对该系统中的霍普夫分岔进行有效的控制，设计了一个滑模变结构控制器，仿真结果显示该控制器能够有效地消除系统中的霍

2、普夫分岔，从而改善了系统的电压稳定性，保证系统安全稳定地运行。关键词：霍普夫分岔；电压稳定；滑模变结构控制中图分类号：TM743,TM712文献标识码：ADesignandSimulationofSlidingModeVariableStructureControlofHopfBifurcationinPowerSystemsLISheng，SUZhong-hua,CHENGLong(SchoolofElectricPowerEngineering,NanjingInstituteofTechnology,Nanj

3、ingJiangsu211167,China)ABSTRACT：Inpowersystems,Hopfbifurcation(HB)couldoccurbeforesaddle-nodebifurcation(SNB)andbecomeoneofmainreasonsofvoltageinstability,sothecontrolaimingatHBhasimportantsignificanceinimprovingpowersystemvoltagestability.Inthispaper,thenumer

4、icalbifurcationanalysissoftwareMATCONTwasusedtostudybifurcationbehaviorofasingle-machinedynamic-loadsystemwithSVC,andtheanalysisresultsshowsthataHBpointoccurringbeforeSNBpointandengenderingpotentialharmtovoltagestability.TodelayoreliminateHBinthesamplesysteman

5、denhanceitsvoltagestability,wedesignedaslidingmodevariablestructurecontroller,theMATLABsimulationresultsprovethatthecontrollercaneliminateHopfbifurcationeffectivelyandensuresafeandstableoperationofthepowersystem.KEYWORDS：Hopfbifurcation;voltagestability;slidin

6、gmodevariablestructurecontrol51引言基金项目：江苏省高校自然科学基础研究项目资助（08KJD470008）随着国内外多起电力系统电压崩溃事故的发生，电压稳定性问题已被广泛关注并成为研究中的热点。电力系统本质上是一个复杂的大规模非线性动态系统，因此非线性动力学的分岔理论被广泛应用于电压稳定性问题的研究之中[1-5]。目前一般认为鞍结分岔(Saddle-nodebifurcation,SNB)、极限诱导分岔(Limitinducedbifurcation,LIB)、霍普夫分岔(Hopfbi

7、furcation,HB)及奇异诱导分岔(Singularityinducedbifurcation,SIB)是造成电力系统电压失稳和电压崩溃的主要原因[2-3]。其中霍普夫分岔是一种最典型的动态分岔，当发生霍普夫分岔时，系统电压会产生周期振荡或振幅不断增大从而导致电压崩溃。由于霍普夫分岔可能先于鞍结分岔出现而成为导致系统电压失稳或崩溃的主要原因，因此研究霍普夫分岔的控制方法对提高系统电压稳定性、保证系统的安全稳定运行具有重要的意义。目前已有少量文献对电力系统分岔现象进行了分岔控制研究，主要是应用线性和非线性反馈控

8、制方法来实现对分岔的控制。文献[6]以一个经典三节点系统为例研究了线性负反馈控制方法(Staticstatefeedbackcontrol)在延迟和消除霍普夫分岔中的作用。文献[7]则设计了一个动态窗口滤波反馈控制器(Washoutfilter-aidedfeedbackcontrol)以消除经典三节点系统中的霍普夫分岔，提高电压稳定性。滑模变结构控制(SM