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考虑时滞影响的分层非线性全局控制器的设计


□ 于广亮 张保会 谢 欢 汪成根 李 磊

  摘要:提出了基于广域信息的分层控制器结构,第一层是负责计算全局信息(如功角中心、角速度中心)的广域控制器,第二层是将本地测量信号与全局信息相结合以得到控制规律的本地控制器,同时,为了克服基于线性二次调节的非线性全局控制器易受时滞影响的弊端,应用线性矩阵不等式的Ha控制理论提出了新的计及时滞影响的非线性全局综合控制器,四机系统的仿真结果表明,当考虑广域信息的时滞影响时,该控制器仍能快速平息系统的振荡,提高系统的稳定性。
  关键词:电力系统;广域测量系统;逆系统方法;时滞;线性矩阵不等式
  中图分类号:TM732;F123,9文献标识码:A文章编号:0253-987X(2007)12-1460-05
  
  广域测量系统(WAMS)已在包括我国电网在内的许多国家电网中得到了应用,它能够对电网运行的诸多关键变量(如功角、频率、电压等)进行同步采集和监控,为电力系统分析及动态监测提供实时数据,除了系统监测的功能外,充分利用wAMS进行广域控制也是电网运行与控制技术的新的发展方向,基于广域量测信息设计了全局非线性励磁控制器,提出了一套应用线性矩阵不等式(LMI)理论的广域柔性交流输电系统(FACTS)阻尼控制器的设计方法,讨论了惯性中心参考坐标和同步参考坐标的本质区别,并在惯性中心坐标下设计了非线性全局综合控制器,这些研究均以仿真验证了控制规律中引入全局信息可进一步改善系统的动态性能,提高系统承受扰动的能力,在广域电力系统的控制中,广域信号在WAMS中传输将存在明显的时滞甚至阻塞或信号丢失,因而WAMS相对于整个互联电力系统而言,只能提供具有时滞的广域信息,表明,美国BPA电力系统的光纤数字通信系统延时约为38ms,微波系统的通信延迟时间为80 ms以上,当考虑信号在WAMS中的路由时间、阻塞问题及同步问题时,实际的通信时滞可能达数百毫秒以上,指出,在电力系统中,即使很小的时滞(如25ms),也可能使在未考虑时滞情况下所设计的控制器失效,因而,针对广域信号的时滞或丢失,如何设计在电力系统这样一个非线性、强耦合、多变量系统中仍然性能优越的综合控制器值得深入研究。
  本文在文[6]的基础上,提出了采用广域信息的分层非线性控制结构,并分析了广域信号的时滞对基于线性二次调节(LQR)的非线性综合控制器的影响,应用基于LMI的鲁棒H。控制理论,重新设计了考虑时滞影响的非线性全局综合控制器,同时给出了广域信号时滞分别为20 ms和200 ms时系统在基于LMI的非线性全局综合控制下的仿真结果。
  
  1 非线性全局综合控制器的设it与结构
  
  注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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