包含静止无功补偿器的电力系统非线性控制

摘要

电力系统是一个典型的非线性、不确定性大系统，随着社会的进步、经济的发展，社会对电力需求不断增加，使得现代电力系统规模越来越大，电网结构也日益复杂和庞大。电力系统安全性、经济性及电能质量的高要求，使得灵活交流输电系统(FACTS)技术成为目前电力系统一个极为重要的研究领域。静止无功补偿器(SVC)作为FACTS器件的一种，由于具有诸多的优点而成为目前电力系统无功补偿的发展方向。然而，长期以来，所设计的SVC控制器基本上都是依据在某一确定的工作点附近对非线性模型线性化，简化为一近似线性系统。近年来，广义哈密顿系统理论快速发展，充分考虑了系统的非线性特性，为电力系统的非线性研究提供了一种强有力的工具。
　　本文的主要做了以下几方面的工作:
　　1、针对SVC以及电力系统的非线性特性，建立了系统的动态模型，应用广义Hamilton系统实现理论，将所建模型转化为广义哈密顿系统，即解决了包含SVC的单机无穷大电力系统的哈密顿实现问题;
　　2、研究了Hamilton系统的L2干扰抑制问题，并给出包含SVC的单机-无穷大系统的L2干扰抑制律。针对所设计的控制律进行数字仿真，不同条件下的仿真效果良好;
　　3、考虑到Hamilton能量函数实际上是动态系统的Lyapunov函数，针对包含SVC的电力系统，从能量角度设计了基于能量函数的非线性控制器。在不同条件下的仿真效果验证了控制器的效果;
　　4、克服传统的单片机计算速度慢、精度低的缺陷，设计了基于DSP的静止无功补偿器的控制系统。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

§1．1 引言

§1．2 电力系统稳定性

§1．2．1 功角稳定

§1．2．2 电压稳定

§1．2．3 频率稳定

§1．3 电力系统中非线性方法的应用

§1．4 本文内容安排

第二章 广义Hamilton系统理论基础

§2．1 引言

§2．2 数学基础

§2．2．1 拓扑空间及微分流形

§2．2．2 Lie群和Lie代数

§2．2．3 辛流形、Poisson流形和Hamilton向量场

§2．2．4 伪Poisson括号与伪Poisson流形

§2．3 广义Hamilton系统

§2．4 HamiIton实现的概念及简单性质

第三章 包含SVC的电力系统建模及其实现

§3．1 引言

§3．2 SVC的结构

§3．3 SVC的基本工作原理

§3．4 包含SVC的单机-无穷大系统数学模型

§3．4．1 静止无功补偿器的数学模型

§3．4．2 网络方程

§3．4．3 发电机方程

§3．4．4 整个系统的非线性状态方程

§3．5 包含SVC的电力系统Hamilton实现

§3．5．1 Hamilton系统实现理论

§3．5．2 非线性系统的Hamilton实现

§3．6 本章小结

第四章 包含SVC的电力系统非线性控制

§4．1 引言

§4．2 静止无功补偿器的常规控制方式

§4．3 包含SVC的电力系统L2干扰抑制律的设计

§4．3．1 L2干扰抑制理论概述

§4．3．2 哈密顿系统的L2干扰抑制

§4．3．3 L2干扰抑制律的沿计

§4．3．4 L2干扰抑制律的数字仿真

§4．4 基于能量函数方法的非线性控制

§4．4．1 Lyapunov稳定性

§4．4．2 能量函数法的应用

§4．4．3 控制器的设计

§4．4．4 数字仿真

§4．5 本章小结

第五章 基于DSP的静止无功补偿器控制系统

§5．1 引言

§5．2 控制系统硬件构成

§5．2．1 DSP主控芯片

§5．2．2 信号调理

§5．2．3 保护电路设计

§5．2．4 晶闸管触发系统

§5．2．5 串行通信电路

§5．2．6 仿真接口设计

§5．2．7 键盘和显示

§5．3 控制系统软件结构

§5．3．1 DSP芯片的运算格式

§5．3．2 滤波模块设计

§5．3．3 控制计算模块

§5．3．4 C语言与汇编语言的混合编程

§5．3．5 程序说明

§5．4 SVC装置动模实验

§5．5 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

攻读学位期间的主要成果

致谢