基于minimax方法的电力系统非线性鲁棒控制器设计

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1、万方数据分类号UDC学位论文密级基于Minimax方法的电力系统非线性鲁棒控制器设计作者姓名刘婷指导教师张嗣瀛教授东北大学控制理论与导航技术研究所申请学位级别博士学科类别工学学科专业名称控制理论与控制工程论文提交日期201．4年1月论文答辩日期02∥嘴犏，，汐肆学位授予日期答辩委员会主席7}谤纪红教授评阅人7}勿玩钞敦援．永坪教辗东北大学2014年1月万方数据IIIIIIIIIII!『Y2990740ADissertationinControlTheoryandControlEngineeringDesignofNonlin

2、earRobustControlforPowerSystemsBasedonMinimaxMethodByLiuTingSupervisor：ProfessorZhangSiyingNortheasternUniversityJanuary2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明显的说明并表示谢意。喾位论奎储

3、虢彬日期：加雄．职位。学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：万方数据东北大学博士学位论丈摘要基于Minimax方法的电力系统非线性鲁棒控制器设计摘要现代电力系统是一个十分庞大的动力学系统，由不同类型的发电机组、众多变电所和电力负荷、不同电压等级的电力网络以及不同传输方式的

4、输电线路所构成。随着电网结构的日益庞大，并列运行在系统中的发电机台数越来越多，使得稳定性问题极为突出。因为电力系统本身及其各个单元与环节均具有复杂的动力学特性，所以电力系统的数学模型是一个具有复杂非线性关系的高维状态方程组。因此，将非线性控制理论中的策略与成果应用于电力系统鲁棒控制的研究，对于进一步提高和改善电力系统运行的动态品质具有非常重要的意义。在总结前人研究工作的基础上，本文针对电力系统的非线性模型，重点解决系统中结构或参数由突发的大变化所导致的不稳定问题。深入研究了受到大扰动时系统的暂态稳定控制问题，以保证系统在突然

5、承受较大扰动时，控制器仍能保持良好性能，可以有效去除外部扰动的负面影响，确保系统对外界干扰不具敏感性。本文的主要工作包括：考虑具有励磁．汽门开度协调控制的电力系统模型，研究基于Backstepping方法的大干扰抑制控制算法设计问题。针对该模型不具备严格反馈结构的特点，调整了虚拟反馈控制律的设计步骤，给出了逆推解决方案，完整的保留了原有的非线性特性。采用Minimax方法有效的解决了大干扰的抑制问题，在进行具体的控制器设计之前，先通过所构造的检验函数推算出系统所能承受的最大临界干扰程度，控制器的设计充分考虑了干扰的影响程度，

6、从而保证系统具有良好的抗干扰能力。将基于Minimax与Backsteping方法的干扰抑制策略推广到n阶非线性系统，在逆推过程中逐步扩展调节输出所包含的变量，解决了构造的检验函数破坏系统原有的下三角结构问题。同时考虑系统存在参数不确定的情况，采用参数映射机制设计自适应律，保证参数辨识的范围限定在预先指定的区间。将所提控制策略应用于汽轮机全程发电机组，通过仿真对比实验分析，验证了所设计的干扰抑制控制器在提高系统暂态稳定性和改善动态品质方面具有优越性。针对静态无功补偿器(svc)系统，提出了一种改进的干扰抑制鲁棒控制方法。在反

7、馈控制律的设计过程中引入托类函数，提高了系统的动态响应速度，长期看来又没有过分增加控制器增益。采用一种特殊的函数实现了对系统中原有不确定参数的非线性重构，通过设计辅助变量的估计器，间接得到未知参数的估计III——万方数据东北大学博士学位论文摘要值，在不破坏控制器光滑性的前提下，限定了参数估计的范围，提高了估计效率。计算机技术的快速发展使得现代控制系统多为数字控制信号与模拟量被控对象构成的采样系统，为避免直接将连续控制器应用到计算机采样系统中，而使得系统随采样周期增加而趋于不稳定，提出Minimax逆推大干扰采样抑制策略，进一

8、步改善电力系统的鲁棒性和对大干扰的不敏感性。并应用该方法设计了静止同步补偿器(STATCOM)的非线性采样镇定控制器，显著的提高了系统的鲁棒性和对干扰的不敏感性。应用哈密顿(Hamilton)方法设计了晶闸管控制串联补偿器(TCSC)的自适应干扰抑制控制器。针对存在未知外部干扰的情况，提出