基于动态面方法的电力系统励磁控制设计

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1、中图分类号:TP273论文编号:102870315-S146学科分类号:081101硕士学位论文基于动态面方法的电力系统1励磁控制设计研究生姓名钱婧怡学科、专业控制理论与控制工程研究方向电力系统非线性控制指导教师叶永强教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年三月课题资助项目:国家自然科学基金(批准号:61403194、61473145),江苏省自然科学基金(批准号:BK20140836),南京航空航天大学新教师工作启动基金(批准号:1003-56YAH14007)NanjingUniversityofAero

2、nauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringDesignofExcitationControlforPowerSystemBasedonDynamicSurfaceControlMethodAThesisinControlTheoryandControlEngineeringbyJingyiQianAdvisedbyProf.YongqiangYeSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequi

3、rementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天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,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名:日期

4、:南京航空航天大学硕士学位论文摘要电力系统是一类复杂、非线性、高阶的动态大系统。近年来,随着社会生产水平的不断提高,用电需求量不断增大,使得电力系统的单机容量越来越大,电网结构也越来越复杂,这对电力系统的稳定性和可靠性提出了更高的要求。发电机的励磁系统作为电力系统的重要组成部分,主要承担控制机端电压和分配发电机无功功率的任务,因此先进的发电机励磁控制技术是提高电力系统稳定性最有效和最经济的技术手段之一。本文针对单机无穷大电力系统,运用动态面控制技术设计励磁控制律,并针对电力系统在不确定干扰和输入饱和限制条件下,研究动

5、态面控制器的稳定性问题。具体的工作归纳如下:第一章,主要介绍了研究电力系统稳定性的重要意义,励磁控制技术的研究现状以及非线性控制理论在这一问题上的应用,并简要地描述了本文的主要工作。第二章,主要描述了单机无穷大励磁控制电力系统的数学建模过程。第三章,简要介绍了非线性控制理论的一些基本概念,重点描述了动态面控制律的设计方法,并针对严参数反馈不确定非线性系统设计动态面控制器,通过数学推导得出原系统线性化的闭环动态误差方程,从而利用该误差方程分析非线性动态面控制系统的稳定性。第四章,针对不确定未知干扰的单机无穷大电力系统,

6、使用动态面方法设计励磁控制器;并利用励磁系统的闭环动态误差方程,通过构造李亚普诺夫函数推导出励磁系统二次方稳定性定理;同时根据稳定性定理寻找合适的动态面参数,保证系统在简化的控制律下具有更好的稳定性。仿真实验验证了该算法的有效性。第五章,针对输入饱和限制的不确定单机无穷大电力系统,设计饱和动态面励磁控制律,并提出了一种基于二次方稳定性的实用稳定域估计方法。同时为了降低饱和控制器的保守性,引入了饱和阶次的概念,并将饱和系统的二次方稳定性定理转化线性矩阵不等式约束优化问题,使用MATLAB软件求解出饱和系统的椭球不变集。

7、仿真验证了此方法的可行性。第六章,总结了本文的主要工作并给出下一步工作的展望。关键词:电力系统,非线性系统,励磁控制,动态面控制技术,不确定外部干扰,输入饱和,吸引域,二次方稳定性i基于动态面方法的电力系统励磁控制设计ABSTRACTPowersystemisakindofcomplex,nonlinear,high-orderdynamicsystem.Inrecentyears,withtheimprovementofsocialproductionaswellasthehigherdemandofelectri

8、calenergy,thecapacityofasinglemotoriskeepingincreasingandthepowernetworkisalsobecomingmorecomplicatednow,whichraisesahigherdemandtopowersystem’sstabilityandsafety.Thegenerat

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