基于Minimax理论的电力系统非线性干扰抑制和稳定控制研究

Research on transient stability control problem for multi-machine power system is carried out in this subject. By considering the effect of large disturbances occurring to practical power system, such as the short-circuit ground fault, the mechanical power of disturbances on generator and the load disturbance on certain bus, the design method of Minimax stable controller based on the Backstepping theory is proposed. If the continuous-time controller is applied to a computer sampled-data system directly, the power system may be transferred to unstable state with the increase of sampling time. To avoid the unstable trend, the large disturbance sampling attenuation method based on Minimax Backstepping is proposed. This method improves the robustness and the insensitivity to large disturbances of the system. By building reasonable logic switching law, transient stability conditions of the steam turbine speed control system based on Minimax theory is proposed，and research the problems of amplitude constraint for system input control variable. In order to verify the research results of the project to improve the effectiveness of the dynamic stability, the digitization control of the circuit system simulation platform based on STATCOM is established and relevant experiments are designed. In order to solve the problem of large interference suppression and stability control of power system, the research project provides new approaches and methods, which has important theoretical significance and potential applications.

本项目主要围绕多机电力系统的暂态稳定控制问题展开深入研究。针对实际电力系统中线路受到短路接地故障或者某号母线发生负荷扰动等大干扰的情形，提出一种新的基于Backstepping理论的Minimax稳定控制器的设计方法，研究多机电力系统的大干扰抑制问题。为避免直接将连续控制器应用到计算机采样系统中，而使得系统随采样周期增加而趋于不稳定，提出Minimax逆推大干扰采样抑制策略，进一步改善多机电力系统的鲁棒性和对大干扰的不敏感性。通过构建合理的逻辑切换律，提出基于Minimax理论的汽轮机调速系统的暂态稳定条件，研究系统输入控制量受幅值约束限制的问题。为验证本项目研究成果在改善动态稳定性方面的有效性，建立基于STATCOM的数字化控制电路系统仿真平台并设计相关实验。本项目研究成果为解决电力系统大干扰抑制和稳定控制问题提供新的途径与方法，具有重要的理论意义和潜在的应用价值。

以提高电力系统动态稳定性和改善动态品质为研究目标，围绕多机电力系统的暂态稳定控制问题展开了深入研究。.1. 将基于Minimax理论与Backsteping方法的干扰抑制控制策略推广到了n阶非线性系统，在逆推的每一步中动态调整调节输出包含的变量，解决了构造的检验函数破坏 . 原系统的下三角结构的问题。采用参数映射机制设计自适应律，保证了参数的辨识范围限定在预先指定的区间。.2. 为避免直接将连续控制器应用到计算机采样系统中，而使得系统随采样周期增加而趋于不稳定，提出Minimax逆推大干扰采样抑制策略，进一步改善了电力系统的鲁. 棒性和对大干扰的不敏感性。.3. 应用哈密顿方法设计了晶闸管控制串联补偿器的自适应干扰抑制控制器。将Minimax方法引入耗散Hamilton系统，消除了以往不等式假设条件的约束；降低了传统干. 扰处理方法的保守性。采用参数映射机制设计自适应律，充分考虑可用的未知参数属性，提高了参数跟踪效率。.4. 考虑实际电力系统中存在未知参数或线路受到短路接地故障等突发扰动的影响，提出了一种将系统浸入和流形不变(I&I)自适应控制与Minimax干扰抑制方法相结合的. 非线性稳定控制方法。所设计的非线性控制算法突破了传统确定性-等价性原理的限制，不需要构造Lyapunov函数，有效避免了计算膨胀的问题。 .5. 通过构建合理的逻辑切换律，提出了基于Minimax理论的汽轮机调速系统的暂态稳定条件，研究了系统输入控制量受幅值约束限制的问题。只要功角初值满足一定条. 件，系统输出不会超出设定的约束限制，降低了对初始条件要求的严格程度，可进一步提高电力系统的运行效率。.6. 为验证本项目研究成果在改善动态稳定性方面的有效性，建立了基于STATCOM的数字化控制电路系统仿真平台并设计了相关实验。. 本项目研究成果为解决电力系统未知不确定参数的估计和大干扰抑制问题提供了新的途径与方法。