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鲁棒稳定控制方法在交直流联合输电系统中的应用

作　者: 刘高原
导　师: 王杰
学　校: 上海交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 交直流联合输电 非线性控制 鲁棒控制 微分代数系统 复杂网络
分类号: TM721.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 209次
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内容摘要


本文主要研究了交直流联合输电(AC/DC)系统的动态特性,并考虑系统运行状态和参数的不确定性,建立综合非线性不确定模型,利用鲁棒稳定控制策略设计控制器,并对电力系统复杂随机网络理论进行初步探讨,研究了电力系统的复杂网络特性。本文首先针对典型的AC/DC系统,综合考虑系统中的直流和交流部分的动态特性,交流部分将发电机组参数取作不同值,并分别进行处理,直流部分采用三阶动态模型,并考虑了系统的功率扰动,形成一种能够普遍适用的非线性不确定模型,既能反映交流部分发电机的特性,又能够反映直流部分的动态特性。针对此模型引入鲁棒稳定控制策略,对非线性模型进行反馈线性化,进行控制器设计,并通过仿真验证了控制器的有效性。然后将此模型进行推广,使其适用范围扩展到多机系统,在交流系统部分考虑发电机的励磁控制环节,并通过附加的功率代数方程将直流侧和交流侧联系起来,形成AC/DC系统的非线性不确定微分代数模型。利用微分代数系统的反馈线性化原理对此模型进行精确线性化,引入鲁棒控制策略,设计鲁棒控制器,并进行了仿真,结果表明所设计的控制器能够提高电力系统的稳定性。最后一部分介绍了现代复杂随机网络的研究成果,对电力系统的复杂随机网络建模进行了初步探讨,建立了适合于复杂网络的电力系统微分代数模型,建立发电机网络模型,对此模型进行控制器设计,并对含有AC/DC线路的电力系统复杂网络建立了基于微分代数方程的数学模型。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-26
  1.1 概述  11-12
  1.2 电力系统稳定性的概念  12-16
    1.2.1 角度稳定性  13-14
    1.2.2 电压稳定性  14-15
    1.2.3 频率稳定性  15
    1.2.4 短期稳定性和中长期稳定性  15-16
  1.3 HVDC 简介  16-20
    1.3.1 HVDC 的应用场合  17
    1.3.2 直流输电与交流输电比较  17-20
    1.3.3 交直流联合输电(AC/DC)系统的特点  20
  1.4 鲁棒控制方法  20-22
  1.5 电力系统的复杂随机网络模型  22
  1.6 本文主要研究内容  22-26
第二章 非线性控制方法  26-42
  2.1 引言  26-27
  2.2 非线性控制方法介绍  27-31
    2.2.1 传统的非线性控制方法  27-28
    2.2.2 非线性控制方法的研究现状  28-30
    2.2.3 反馈线性化方法介绍  30-31
  2.3 非线性控制技术在电力系统中的应用  31-34
  2.4 Lyapunov 稳定性  34-37
    2.4.1 Lyapunov 稳定性定义  34-36
    2.4.2 Lyapunov 第一法  36
    2.4.3 Lyapunov 第二法  36-37
  2.5 几何反馈线性化的基本知识  37-42
    2.5.1 李导数与李括号  38-39
    2.5.2 向量场集合的对合性  39
    2.5.3 非线性控制系统的关系度  39-40
    2.5.4 非线性系统的线性化标准型  40-42
第三章 交直流联合输电(AC/DC)系统的鲁棒控制  42-56
  3.1 引言  42-43
  3.2 AC/DC 系统模型  43-48
    3.2.1 交流部分模型  43-46
    3.2.2 直流部分模型  46-47
    3.2.3 系统输出与综合模型  47-48
  3.3 反馈线性化与鲁棒控制器设计  48-52
    3.3.1 一类线性不确定系统的鲁棒控制原理  48-50
    3.3.2 AC/DC 系统模型的线性化  50-51
    3.3.3 线性鲁棒控制器设计  51-52
  3.4 仿真结果分析  52-55
  3.5 本章小结  55-56
第四章 基于微分代数模型的AC/DC 系统鲁棒控制  56-70
  4.1 引言  56-57
  4.2 微分代数系统的基本概念  57-60
    4.2.1 M 导数和M 括号  57-58
    4.2.2 向量场集合的M 对合性  58
    4.2.3 非线性微分代数系统的M 关系度  58-59
    4.2.4 非线性微分代数系统的线性化标准型  59-60
  4.3 AC/DC 系统的微分代数系统模型  60-63
    4.3.1 考虑发电机励磁调节作用的交流系统模型  60-61
    4.3.2 AC/DC 系统的代数方程  61-62
    4.3.3 AC/DC 系统的微分代数模型  62-63
  4.4 AC/DC 系统模型线性化与控制器设计  63-66
  4.5 仿真结果分析  66-69
  4.6 结论  69-70
第五章 含AC/DC 的复杂随机电力系统研究  70-82
  5.1 引言  70
  5.2 复杂网络理论概述  70-74
    5.2.1 E-R 随机网络模型  71
    5.2.2 无标度网络模型  71-72
    5.2.3 小世界网络模型  72-74
  5.3 电力系统的复杂网络特性  74-75
  5.4 电力系统的复杂网络建模  75-78
  5.5 含AC/DC 的复杂网络电力系统模型  78-80
  5.6 电力系统复杂网络研究需要解决的问题  80-82
第六章 总结与展望  82-84
参考文献  84-87
致谢  87-88
攻读硕士学位期间发表或录用的论文及科研工作和获奖情况  88

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 输配电技术 > 输电制度 > 直流制输电
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