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静止无功补偿、励磁和汽门协调滑模控制器的研究_论文

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1  6 第2 7卷第 6期  2 1 年 6月  01 电 力 科 学 与 工 程  V 12 N .   o . 7, o 6 Eet cP w rS i c n   n ne ig l r  o e c n ea d E g er   ci e l n J n ,0  u .2 1  1 静 止 无功 补偿 、励 磁 和 汽 门协 调 滑 模 控 制 器 的研 究  杜继伟  ,王 奔  ( .四川 省电力公 司 遂 宁公 司 ,四川 遂宁 69 0 1 2 00;2 ,西南交通大学 电气 工程学院 ,I .  ̄1 tl I成都 6 0 3   10 1) 摘要 :提 出一种静止 无功补偿 、励磁 和汽 门协调控 制器。首先 ,在 精确线 性化理 论的基 础上 ,对包含静  止无功补偿 、励磁和 汽门控 制的 多输入 系统非线性数 学模 型进 行精确 线性化 ;然后 ,对 于精 确线性 化后  的伪线性 系统,采用基于李雅谱诺 夫法 的滑模 变结构控制 ,得 到一个 最终的非 线性 滑模 控制 器。与传统  的 线性控 制器以及非线性最优控制 器进行 比较研 究 ,仿真 结果表 明:在基 于非 线性 滑模控 制的静 止 无功  补偿 、励磁 和汽 f的新型协调控制 器作 用下 ,电力 系统具有更好的动 态响应和更 强鲁棒性 。 3   关键词 :静 止无功补偿 器 ( v ) s c ;励磁 ;汽 门;滑模控 制 ;李雅谱诺 夫 ;仿真  中图分类号 :T 7 2 M 1  文献标识码 :A   0 引  言    强鲁棒性。   近年来,发电机励磁控制、汽门控制以及静  1 具有 s   Vc的 系统模型  止无 功补 偿 (V S C) 的 研 究 对 电力 系 统 稳 定 性 的  改善 已取 得 了可 喜 的 成 就 。文 献 [ ,2 分 别 采  1 ] 设 SC V 安装在单柳 无穷大系统中, 其结构如图 1 。   机  用了非线性最优控制理论和非线性变结构控制理  论对发电机励 磁进行控 制 ,文 献 [ ]采 用 了带  3 电压调节的非线性鲁棒励磁控制策略 ,这些方法  对系统稳定和励磁控制效果取得一定的改善 ;文  献 [ ,4—6 1 ]采 用 对 S C控 制 来 抑 制 系统 的低  V 频 振荡 、阻尼线 路 的功 率 振 荡 等 ,同 时 维 持 S C V  图 1 具 有 S C 的 单 机 无 穷 大 系统  V F g 1 S n l  a h n  n i ie s se wi   VC i .   i ge m c i e i f t  y t m  t S n h   接入点的电压稳定 ;文献 [ 9 7~ ]结合 S C和励  V 在图 1中,暂不考虑汽 门调节系统的 中压调  磁控制设计 了一种协调控制器 ,取得 了很好的控  节 门的受控 问题 ,即暂 不 考 虑 通 常 称 之 的 “ 关  快 制效果 ;文献 [0 1 ]结合励磁和汽 门控制 ,实现  汽 门”的作用 ,只考虑高压调节系统。   两者的解耦控制 。但是 ,将 S C V 、励磁 和汽 门三  从参 考文 献 [ ,6 ,可得 包含汽轮发 电机  1 ] 者 结合 起来 进 行 控 制 设 计 的文 献 还 没 有 看 到 ,因  组 励磁 调节 控 制 、主 调节 汽 门控 制 以及 S C控 制  V 此 本 文设计 了此三 者 的协调 控制 器 。   的系统 状态 方程 为  首先 ,得 出 三 者 协 调 控 制 的 系 统 数 学 模 型 ,   = ∞ 一 ∞0   由于系统模型是非线性 的,因此 ,运用 精确线性  =   + C L ) D () H MPu  O - 化方法对其线性化 ,然后对线性化后 的伪线性系  统采用基于李雅谱诺夫 函数 的滑模变结构控制方  法进行设计 ,最后与传统线性控制器 以及非线性  一 = 0)  . 一 ) 0 s i   最 优 控制 器进 行 比较 研 究 。仿 真 结 果 表 明 ,新 型  协调 控制器 对 电力 系 统 具 有 更 好 的 动 态 响 应 和 更  收 稿 日期 :2 1 0 —2 。 0 1— 3 3  = 瓮 +   1   +u 去  。 壶 + 急   急 +u 毒一+ ) ( 日     ∞ ㈩   作者简介 :杜继 伟 (97一 ,男 ,工 程 师 ,从 事 电力 系统 自动控 制 、继 电保 护等 研 究 工作 ,Em i ut — d @ 17 ) - a :hn r j   l e w 1 3 e m。 6 .o   第 6期  杜继伟 ,等 静止无功补偿 、励磁和汽 门协 调滑模 控制器的研究  1  7 式中: ∑   为高压缸等效 时间常数 ;C  为高压功  总机械功率初始稳态值 ;   为高压缸调节汽 门开  ( ) 考虑 到 S C要 维 持 接 入 点 电压 的稳 定 , 3 V   率分配系数 ;P  为高压 缸输 出机械 功率 ;P 神为  同时 也对 系统 稳定性 的作用 。   因此 ,本文输 出函数 Y , 2  的选取分别    Y ,Y 度控制器 ( 主调节 汽门控制器)发 出的电控制信  将要以控制状态变量功角 、有功 、电压为对象 的  号 ;8 为发 电机转子功率角 ; 为角速度 ;H为机  函数 。     械 转动 惯量 ;D 为 阻尼 系数 。t 为 励 磁 设 备 的控  t , 其输 出函数 为  Y :h ( l l  )=8— o    Y = 2 ):P 一 柚 2 h( 。尸   Y :h ( 3 , )= 一 ,       - 制电压 ;T∞   为发 电机励磁 绕组 的时间 常数 ;T  c 为 S C及 调 节 系 统 的 惯 性 时 间 常 数


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