基于耗散理论的电力系统鲁棒非线性控制研究

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1、基于耗散理论的电力系统鲁棒非线性控制研究摘要电力系统是一个具有高度非线性的系统，并且存在各种不确定性。有效的控制必须基于电力系统的非线性模型，同时考虑不确定性不会危及系统的预期设计品质，这就提出了电力系统的非线性鲁棒控制问题。本文研究基于耗散理论的电力系统鲁棒非线性控制问题。将以耗散理论为基础，对不确定非线性系统的鲁棒控制进行深入的研究，结合带有不确定性的电力系统非线性模型，提出实现电力系统鲁棒非线性控制的方法。本文首先对耗散系统进行定义与分类，概括耗散系统与厶增益之间的关系，为鲁棒非线性控制问题的研究能够更加系统、深入有序的进行奠定基础。然后研究一类带有干扰的SISO非线性系

2、统的鲁棒非线性控制问题，介绍两种以上，增益为指标的干扰抑制控制方法：方法1把原非线性系统分为两个子系统，递推构造全系统的存储函数，得出实现干扰抑制和镇定控制的控制律。方法2则先对原非线性系统进行坐标变换，使其满足方法1的条件，然后再构造实现干扰抑制和镇定控制的控制律。惭究方法1和方法2应用于单机系统励磁的鲁棒非线性控制问题，提出两种单机系统励磁的非线性L：增益干扰抑制控制律。首先建立单机系统励磁的标称模型，在控制输入中引入干扰项，选取状态相对运行点的偏差作为新的状态变量，设置预反馈，从而得到带有干扰的单机系统励磁非线性模型。然后将方法1和方法2分别应用于该模型，得出两种单机系统

3、励磁的非线性厶增益干扰抑制控制律。研究方法1和方法2应用于多机系统励磁的鲁棒非线性控制问题，提出两种多机系统励磁的分散非线性￡，增益干扰抑制控制律。首先建立多机系统励磁的标称模型，在控制输入引入干扰项中，选取状态相对运行点的偏差作为新的状态变量，设置预反馈，从而得到带有干扰且解耦的多机系统励磁非线性模型。然后将方法1和方法2分别应用于该模型，得出两种多机系统励磁的非线性厶增益干扰抑制控制律。多机系统励磁控制律中，第i台发电机励磁控制律所需要利用的变量和参数都局部可测。／研究方法1应用于FACTS的鲁棒非线性控制问题，提出SVC、TCSC的非1{哈尔滨二L：程大学博士学位论文皱往

4、￡，臻签千撬臻幕l控露l律。本文强设SVC中戆爵调邀续覆TCSC豹毫按怒一个一阶惯性环节。首先建立SVC、TCSC的标称模型，在控制输入中引入干扰项，选取状态毒毽怼运行点懿德差谗受凝熬状惫变量，设罄颈反馈，麸露褥妥S睨、TCSC的带有干扰的非线性模型。然后将方法l应用于该模泌，分别得出SVC、TCSC≤}线牲五增爨于撬攒暴《控露《咎。针对～类带宵干扰的MIMO非线性系统的鲁棒非线性控制问题，提出一种以是增羹为指标黩干扰搀镌《按调控象l方法。本文将漾疆I渺婪线技蓉统分为嚣个多维予系统，首先构造第一个子系统的严格耗散不等式，然后递推得到垒系统静严穆糕教不等式，在递雄过程中，同时陶造

5、了实现于拨擦囊l和镇定控铡的协调控制律。所用的递推方法避免了求解HJI不等式。最后利用一个简单的MIMo非线性系统为例，验证该方法的有效性。研究FACTS与励磁联合系统的鲁棒非线性协调控制问藤，提出SVC与励磁、TCSC与励磁的非线性￡：±鳇益干扰抑制协调控制律。首先建立联合系统的标称模糍，在两个控制输入中同时gf入于扰项，选取状态相对运行点的偏差作为渐的状态变量，设置颈反馈，从而得到带有干扰的FACTS与励磁非线毂模型。然后将上面的MIMOj}线性系统干扰精制控苇《方法应用予该模型，分勇U褥出SVC与励磁、TcSC与励磁的非线性￡：增益于扰抑制协调控制律。所得到的FACTS与

6、励磁协调羧锫弧始终将两者统一考虑，是真正意义上盼济调控翎。仿真结果表明所提出的控制方法具有较好的鲁棒性和按制特性，检验了所箍出静理论、方法静正确髓。譬f奖键词：电力系统；鲁棒；菲线髓控隶蠡耗散；￡：蹭益；赫磁；FACTSIl基于耗散理论的电力系统鲁棒非线’牲控制研究ABSTRACTPowersystemisasystemwithhighnonlinearity，inwhichthereexistsmanydifferentuncertainties．ItisnecessarytOdesigneffectivecontrolbasedonthenonlinearmodelsofp

7、owersystem，andthecontrolledsystemhassatisfactorypropertiesbyconsideringtheexistenceofuncertainties．Thisistheproblemofrobustnonlinearcontrolforpowersystem-Astudyondissipativetheoryinrobustnonlinearcontrolforpowersystemisdevelopedinthisthesis．Basedon