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基于广义Hamilton系统理论的静止无功发生器非线性控制

作　者: 肖彬
导　师: 张敏
学　校: 湖南科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 静止无功发生器系统稳定性非线性系统广义哈密顿系统 L2干扰抑制鲁棒H_∞控制
分类号: TM761.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

电力能源作为推动世界工业发展的坚强动力,它的发展已成为世界各国头等重要的大事。当前,电力系统稳定控制问题已取得了许多突破性的进展,如灵活交流输电系统的出现。本文的出发点即以对该系统的重要组成成员SVG的研究而深入展开。关于无功补偿问题的研究已经持续了很长的历史,然而早先设计无功补偿装置的基本思路仅局限于对某一设定的工作点模型进行线性化处理,因此所设计的控制器很难达到要求的性能。近年来,由于广义Hamilton系统理论在非线性控制上的强大优越性,所以越来越受到电力工作者的重视,并已取得了大量的研究成果。在本文研究过程中,分析了SVG的基本结构和工作原理,根据SVG等效电路与稳态向量图给出其稳态模型。在定性分析中,由发电机电磁功率推导出包含SVG的单机-无穷大系统的数学模型。对于包含SVG的单负荷-无穷大电力系统,考虑到负荷主要由感应电机组成,因此由负荷—感应电机连接于无穷大系统分析出发,讨论并给出了SVG安装前和安装后系统的无功—电压曲线,比较总结出SVG对提高单负荷-无穷大系统电压静态稳定性的巨大作用并给出其数学模型。将广义Hamilton系统实现理论应用到SVG以及包含SVG的单机-无穷大系统、包含SVG的单负荷-无穷大系统中,将上述模型转变成广义Hamilton系统。针对Hamilton系统的L2干扰抑制问题,给出问题描述并设计出包含SVG的单负荷-无穷大系统的L2干扰抑制控制器。为检验该控制器是否符合性能要求,应用PSASP仿真软件进行数字仿真,结果表明在不同负载条件下该控制器控制性能良好。针对Hamilton系统的非线性鲁棒控制问题,给出了Hamilton系统的H∞控制方法。在包含SVG的单机-无穷大电力系统应用中,对系统模型作了必要处理,首先给出了系统的增广模型并广义Hamilton系统实现,在此基础上设计出系统的鲁棒控制器,同样进行数字仿真,结果表明该鲁棒控制器性能良好。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 电力系统稳定控制问题与静止无功发生器  10-13
    1.1.1 电力系统稳定控制问题  10-11
    1.1.2 静止无功发生器  11-13
  1.2 电力系统中的非线性方法  13-15
  1.3 本文的主要工作  15-16
第二章 SVG 稳态模型与系统稳定性  16-26
  2.1 SVG 的基本结构与原理  16-18
    2.1.1 SVG 的基本结构  16
    2.1.2 SVG 的基本工作原理  16-18
  2.2 包含SVG 的单机—无穷大电力系统模型  18-20
  2.3 包含SVG 的单负荷—无穷大系统电压稳定性  20-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章广义 Hamilton 系统及实现  26-42
  3.1 引言  26-29
  3.2 广义Hamilton 数学理论基础  29-32
    3.2.1 拓扑空间及微分流形  29-30
    3.2.2 辛流形、Poisson 流形和Hamilton 向量场  30-31
    3.2.3 伪Poisson 括号与伪Poisson 流形  31-32
  3.3 广义Hamilton 系统及其实现基本概念  32-41
    3.3.1 自由系统广义Hamilton 系统实现  32-37
    3.3.2 受控系统广义Hamilton 系统实现  37-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章 SVG 动态模型及其广义 Hamilton 实现  42-58
  4.1 SVG 及包含SVG 的电力系统动态模型  42-47
    4.1.1 SVG 动态模型  42-46
    4.1.2 包含SVG 的电力系统动态模型  46-47
  4.2 SVG 动态模型的反馈耗散Hamilton 实现  47-54
  4.3 包含SVG 的电力系统模型的广义Hamilton 实现  54-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章基于广义 Hamilton 实现的 SVG 的非线性控制  58-76
  5.1 Hamilton 系统的L2 干扰抑制  58-60
    5.1.1 L2 干扰抑制理论概述  58
    5.1.2 Hamilton 系统的L2 干扰控制  58-60
  5.2 包含SVG 的单机无穷大系统增广模型及广义Hamilton 实现  60-63
  5.3 包含SVG 的单负荷—无穷大系统L2 干扰抑制控制的设计  63-68
    5.3.1 L2 干扰抑制控制的设计  63-64
    5.3.2 数字仿真  64-68
  5.4 包含SVG 的单机—无穷大系统非线性鲁棒控制的设计  68-75
    5.4.1 鲁棒控制理论概述  68-69
    5.4.2 Hamilton 系统的H_∞控制  69-70
    5.4.3 包含SVG 的单机—无穷大系统非线性鲁棒控制的设计  70-72
    5.4.4 数字仿真  72-75
  5.5 本章小结  75-76
第六章结论与展望  76-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
攻读学位期间发表论文目录  81

基于广义Hamilton系统理论的静止无功发生器非线性控制

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