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分散H∞控制器在电力系统阻尼控制中的应用

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资料介绍

采用多胞形模型将具不确定性的电力系统运行状态的各种变化描述为以若干个典型运行参数为顶点的凸集,将分散H∞控制器的设计归结为基于同伦参数法的两个线性矩阵不等式的求解问题,从而得到较低阶的分散鲁棒H∞控制器.算法分别用于静止无功补偿器(SVC)的分散附加阻尼控制器和19机IEEE标准测试系统的电力系统稳定器(PSS)的设计.算例结果表明,分散控制器相互协调,不仅显著提升了系统的阻尼比,使其具有良好的抗干扰能力,且对于严重故障后产生的持续振荡具有很好的抑制作用.文中方法与系统模型降阶法相结合,可进一步减轻计算负担,进而适用于实际电力系统的控制器求解.

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南理工大学学 (自然科学版)

Journal of South China

Technology

V01．37 No．2

第37卷第2期

University

Science

2009

2009年2月

(Natural

Edition)

February

18-09

文章号：1000— 565x(2009)02— 01

分散日∞控制器在力系阻尼控制中的用卑

蔡广林2

柔伊1

(1．南理工大学力学院，广广州510640；2．广

省

力

研究院，广广州510663)

摘要：采用多胞形模型将具不确定性的力系运行状的各种化描述以若干个典

型运行参数

点的凸集，将分散H。控制器的

，从而得到的分散棒H。控制器．算法分用于静止无功

力系定器(PSS)的

著提升了系的阻尼比，使其具有良好的

基于同参数法的两个性矩

不等式的求解

低

器

(SVC)的分散附加阻尼控制器和19机IEEE

．算例果表明，分散控制器相互，不

抗干能力，且重故障后生的持

型降法相合，可一步减担，而适用于

力系；不确定性；阻尼控制；多胞形；低控制器；分散H。控制器

号：TM712 文献：A

准

系的

于

振

具有很好的抑制作用．文中方法与系

力系的控制器求解．

模

算

关

中

：

分

力系运行参数的化通常称

力系

的

文中采用多胞形描述力系的不确定性，并

参数不确定性．了能在

各种不确定性，弥

程中考到系

的

将Zhai等∞1提出的分散棒日。控制器的

方法

性控制器只基于系

拓展到多胞形构的系中，推出可求解具有自

某一个运行点

提出并广泛地用于各种控制系

棒控制器的程中，不确定性的描述通常有

范数形、数界和多胞形等形式．其中，多胞形

以其、易与工程系且易求解得到

行

的缺陷，棒控制的方法被

适

增益的多胞形控制器的非性矩不等

的

中¨j．在

式．

了

化

一矩不等式的求解，引入同参数

两个性不等式交替求解．算法可用

法，将其

于

构

力系中的各种阻尼控制器，所得到的分

低，工程上

棒阻尼控制器，

相

散Ⅳ。控制器弥了上述缺陷，且

易于．通不同系

数

增益的自整多胞形控制器等特点而得到研究人

的关注‘引．

了方法的有效性和在互大系中的用性．

力系除了构复、运行状

位置上分布广泛也是其一典型特征．因此，若在系

中采用集中控制，各控制站之信息的交

多

外，地理

力系不确定性的描述

成

未考参数不确定性的tg

分方程建模如下：

力系

性化微

本高，通常

以

．比好的方法是按照各控制站

分散的控制∞J．在以往的相关

地理位置的分布

研究中，通常采用解耦的棒控制器

方法、“序

当成

p=Ax+B1’．，‘+∑』口√2i巧⋯ i

”方法或是将各子系

理H-5]．些方法在

的互

”1，v

(1)

程中都不能很好地及到

{z=c1工+D11'．，+∑D12fHi

”1

各个控制器的相互作用，也不能一步到位地

出能足全系性能指的所有分散控制器的

与参数．

Lyf=G≯ +D2Ifw， i=1，2，⋯ ，J7＼，

构

式中：工

系

的状向量，工ER“；’．，

系

的

收稿日期：2008．03．07

}基金目：国家自然科学基金重点

助目(50337010)；国家科技攻关

划

目(2006BAA02A17)

作者介：柔伊(1981．)，女，博士生，主要从事力系运行分析与控制研究，E．mail：fel6@163．com

万方数据

第2期

柔伊等：分散H。控制器在力系阻尼控制中的

用

119

入，’．，∈Rr；z 被控出，z

ERp；搿f、yi分

第i

A_崎

口

可

S蚵2

个信道的控制入和可

量出，Ⅱ；∈R“，Y；∈R“，

_{．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。L}C_蚵D_崎

—

1●●●●●J

Ⅳ

子系的个数；A、B、C、D 系数矩

．

将控制器(3)代人式(1)中即构成

系

力系运行状

的

化既包括了可以

的

rj=(A+曰2DkDC2)工+B2CkI声k+(曰l+曰2DkDD2I)w

{童L=BkDG工+AkD工k+BkDD21W

每13、每周的化，也包括了不可

的各种各

程中精确考所有的

的．了兼具代表性和工程

取￡种典型运行参数，

．要在控制器的

些不确定因素是不

用性，从多种运行状

Lz=(CI+D12DkDC：)工+D12CkDXk+(Dll+D12DkD 1)W

(4)

中

式(1)中的矩 A、曰。、C，、D。。可采用多胞形描述参

数的不确定性：。

式中：控制器状向量J“和系数矩 A¨曰¨C¨

⋯

工Tk2

D“分

向量和

角矩；z=【工Tkl

『．A

曰．]

D11l

工_】‘；Ako=diag{Akl，AL2，⋯ ，Akjv}；8kD=diag{Bkl，

I∈P=c。{sl，⋯ ，s￡}：=

曰匕，⋯ ，曰¨}；CkD=diag{Ckl，Ck2，⋯ ，c¨}；DkD=

⋯

diag{Dkl，Dk2，⋯ ，DkⅣ}，且B2=[曰2l

曰22

(2)

{∑oliS触i≥ o，∑％=1}

曰：Ⅳ]，G=[c三c乏⋯ 矗】1，D。：=[DⅢ

D。22

D三：

⋯ D。：Ⅳ]，D：。=【D三。

⋯ D Ⅳ】．

§；=l乏刮Bli；co 有L个点膨胞醵

将矩 A。D、丑。D、C。D、D。。一步写成一个

一

了减

算

担，￡不宜大．根据

网

矩

：

的

构和特性初次出的数量

大的运行点集

合V={S，，S：，⋯ ，Sz}(z 初始定的运行点数)

作如下理，从而得出一个具有代表性的典型参数

集‘21．

㈤

G。啦剖

目弓I入展矩

第1步从y中

鼹个运行点|s。、S：，并令

o⋯ 。；B1；0⋯ 。 B2]

P=Co{S1，S2}，￡=2．

0q。。0叩札i

A丑雹

己豇。豇：

己魂。

0nkx，；k

0"。1

第2步从y中取另一个运行点s，若Si可

．璺⋯ 生竺■D⋯ ll

k',1 09⋯ xnk⋯ DI⋯ 2|

以由凸集P中的点表示，即 =∑otiS；，

不包含入凸集P的点；反之，将Si 入P的点，

L=L+1．

第3步

点

0。。。。

0。。。，i

0m。；D2，!

(6)

若J=Z，完成凸集P中点的

，否，返回第2步．

式中：n。=∑nk，m=∑mi，q=∑q；．

系

(4)

I=I

l=l

l=I

可用如下非常

的形式表示：

多胞形力系的分散控制

f碧=(A+敦G。包)碧+(盈。+盈：GD或。)w

，。

系

(1)采用式(2)的多胞形模型，

系

Iz=(己+西12GD幺)i+(西11+西12G。西2。)'．，⋯ 7

式中：牙=[z7 zT。]T．在的表达式中，只

如下多胞形出反阻尼控制器⋯ ：

系

(3)

f岩-=Akjt+竺“yt

【“i=Ckf工k+D“Yl

有矩 G。未知量，其余的矩都取决于系 (1)

和分散控制器的数．

．

(i=1，2，⋯ ，J7、r)

∈R％；

式中：x。第i个分散控制器的状向量，z。

分散棒阻尼控制器的

3．1

∈co{su，⋯ ，

控制器安装地点及入信号

控制器的数；[Aci“d

文中采用的分散棒控制器的

任意所信道的出信号

制器．在分散控制器的个数、安装地点和入信

方法可以

￡

入

低的分散控

＆}，Co{Su，⋯ ，&}：={∑a15『＆：％≥ o，∑a15『=1}，

，21

【，21

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