高压直流输电系统非线性鲁棒控制研究

摘要

现代电力系统是一个结构复杂、具有非线性和不确定性的典型高维动态大系统，高压直流输电和柔性交流输电(HVDC&FACTS)的出现为电力系统稳定控制研究提供了全新的控制资源，与此同时，非线性控制理论在电力系统中的应用和发展也为高压直流输电的非线性控制奠定了坚实的理论基础。根据现代电力系统的实际特点及其对稳定控制的基本要求，充分利用高压直流输电系统的高度可控性，总结和吸收电力系统非线性控制理论的最新研究成果，设计出性能指标满意的控制器是本课题研究的主要任务。本论文将先进的控制理论方法和高压直流输电系统控制研究相结合，并以此为主线进行展开，主要内容如下： 一、首先简要介绍了HVDC的结构、标准电路模型和输电系统数学模型以及目前国内外研究交直流电力系统常用的仿真分析软件；并根据交直流电力系统HVDC辅助控制研究的具体要求，结合已有的仿真分析平台，给出了交直流系统的仿真建模原则和方法。 二、从非线性观测器的基本概念出发，从理论上较为完整地讨论了采用不同误差矫正结构的ESO的稳定性条件、观测误差范围和设计方法，给出了相关的引理和命题；然后从已研究的电力系统受控对象中，总结出一类不确定非线性MIMO对象的数学模型；继而针对这一类非线性MIMO对象，提出了一种完全有别于EFL方法的ENRC方法；最后从理论上分析了ENRC的稳定性。 三、基于ENRC方法研究了HVDC基本阀控系统的非线性控制策略，分别给出了基于EFL和基于ESO的整流侧定电流和逆变侧定熄弧角的非线性控制规律，仿真结果显示，在标称参数下，ENRC能达到或接近精确反馈线性化方法所获得的大范围非线性控制品质；而当对象模型存在不确定性时，ENRC比后者具有更强的鲁棒性和适应性。此外，还重点研究了HVDC及其控制系统的动态稳定问题，利用复数力矩法推导了适用于多种控制方式的AC-DC系统的电磁力矩通用公式，为AC-DC系统的动态稳定分析提供了依据。 四、基于ENRC方法研究了交直流并列输电系统非线性调制控制策略，分别给出了基于EFL和基于ESO的非线性调制控制规律，仿真结果显示，ESO方法较EFL方法具有更佳的鲁棒性和适应性。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

第二章交直流电力系统的数学和仿真模型

第三章基于扩张状态观测器的非线性鲁棒控制方法

第四章高压直流输电系统的非线性鲁棒控制

第五章交直流电力系统非线性鲁棒直流调制策略

第六章结论及展望

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文

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