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基于射影定理分层控制的次同步阻尼控制器设计

更新时间：2019-12-30 07:15:34 大小：2M 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：次同步阻尼控制器 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

火电机组经高压直流输电有可能引起轴系振荡,严重影响电力系统的稳定性,故为高压直流输电系统设计次同步阻尼控制器尤为重要.从系统状态方程的角度出发,基于系统状态方程,通过滤波器提取轴系各固有扭振模态,进而提出基于TLS-ESPRIT和射影定理设计直流附加次同步阻尼控制器,最终实现各个模态的分层控制.射影控制可保留系统的主导特征根,能够在保留系统实际信息的同时降低控制器的阶数.以某电网直流系统作为实例仿真模型,仿真结果表明,基于TLS-ESPRIT和射影定理分层控制的阻尼控制器可有效增大系统阻尼,实现次同步振荡的快速抑制,且控制器阶数较低,便于工程实现.

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V01．35 No．2

Feb．2015

力自化

Electric Power Automation

@乏言穿

Equipment

基于射影定理分控制的次同步阻尼控制器

李

，李源，李保宏，

(四川大学气信息学院，四川成都610065)

摘要：火

次同步阻尼控制器尤重要。从系

固有扭振模而提出基于TLS— ESPRIT和射影定理

的分控制。射影控制可保留系的主特征根．能在保留系

机

高

直流

有可能引起系振

，

重影响力系

的

状

定性，故

方程．通

高

直流

系

状

方程的角度出，基于系

波器提取系各

各个模

，

直流附加次同步阻尼控制器，最

信息的同降低控制器的数。以某

例仿真模型．仿真果表明．基于TLS．ESPRIT和射影定理分控制的阻尼控制器可有

次同步振的快速抑制，且控制器低，便于_T-程

；次同步振；射影控制；附加次同步阻尼控制器；阻尼；分控制；

网直流系概作

效增大系阻尼．

数

。

关

中

：高直流

721．1

分

号：TM

文献

：A

DOI：10．16081／i．issn．1006— 6047．2015．02．013

的相位

量．

出SEDC。国内外大部分文献主

0引言

要是集中在基于数学算法、SSO 生机理行相位

Direct Cur．

高

直流

HVDC(High Voltage

等方法

的研究少。

根据

SSDC．从系

状

方程角度

SSDC

rent)作一种大网互的有效手段．在国内外都

得到了广泛展[1=。HVDC可以解决大容量、高

机

系

体系数、系扭系数及

系

、

距离

整流站定流控制的等隔脉冲触方式有

近大型火引人阻尼．而有可能

系的次同步振 SSO(SubSynchronous

。有效减小了

能

耗。但直流

性

常数等参数．可直接得到

扭振率(f)㈦。本文从系方程角度出，提出

基于射影定理[17 行降理来 SSDC。首先利

用TLS．ESPRIT算法[16】得到每个f下的系

型．然后通射影定理保留

将状出反．最后得到每个￡降

函数．从而每个振

机

系的固有

状

可能

引起

机

性模

，

Oscillation) 象．从而

运行造成影响[2-3]。

机

以及网的

定

系

主

振

模

反

SSO的生有可能造成

机

系断裂、

理后的控制器

模

分

网失等情况．因此次同步阻尼控制器的研究有

重要意。抑制SSO的手段有很多种，可通附加

控制。

本文以某网直流系

作

例仿真模型，先

Excitation

励磁系阻尼控制SEDC(Supplementary

通

TLS．ESPRIT算法求得每个，：_下的系

函

Controller)E4-5]、FACTS装置[6-91等方法抑制，

Damping

此外．随着算机算能力的不断提高，也可以通

一些智能算法阻尼控制器抑制SSO，并取得了

的控制效果[10-11]。当直流引起SSO ，附加次同

步阻尼控制器SSDC(Supplementary SubSynchronous

数，然后基于射影定理分

函数．最后将

每个￡求得SSDC的

的SSDC加入到直流整流

的

定

流控制器上。以PSCAD／EMTDC作

例仿真

不

件．仿真果表明．

引起的SSO。

的控制器可有效抑制直流

Controller)[12‘13]作一种

有效的方法

Damping

基本原理

而被广泛用。文献『14]提出利用Prony辨得到

系

的

函数，然后

的缺点．得到的系

工程。文献[15]提出利用系

SSDC，但未的控制构。

行

SSDC，但Prony存

1．1射影控制

射影控制是保留参考系

将状控制器映射

控制器。当的射影控制器的数多．更多的

参考系特征根将被保留下来．更能反映参考系

在定

困

函数高，

数

主

特征根的条件下．

出反

不利于

反

低

静

或

的

函数Bode

出

文献『16]提出基于TLS．ESPRIT辨出SSO的振

率和阻尼信息，然后基于辨果得到振

的

模

信息．使得射影控制器的

更

灵活．但控

制器

数

高不利于

在SSDC的

有扭振率可以通

的控制器直接保留固有模下的特征根即可，即

的阻尼比小的特征根控

工程

。

收稿日期：2014— 07— 04；修回日期：2014— 12— 05

程中．由于

机系的固

基金目：国家自然科学基金重点

网公司科技目(522830140003)

the

助

目(51037003)；国家

算得到．故而基于射影控制

of National Natural

Science and

1037003)and the

Project suppofled by

Key Program

Foundation of

Science

China(5

SGCC(522830140003)

振

模

或

Technology Program

万方数据

第2期

李

．等：基于射影定理分控制的次同步阻尼控制器

由式(8) 立式(9)亦可推得：

lAX’+BCuW’=X7A’

制器。

被控系的状方程可用式(1)表示：

，，¨

、‘⋯

【rA— BK)X’=X’A’

{z=Ax+BH

[y=Cx

(1)

即可求得：

(15)

增

C。=-KX’W“1

其中，X

状

向量；Y

出向量；U 控制向量；A

由式(12)、(13)、(15)知，只要求得状

益矩 K，即可求得SSDC的状、控制矩

出矩而得到SSDC的函数。

由于w，表示引入的特征向量．可能任何矩

反

状

矩

；曰控制矩；C

出矩

。

矩

和

系

状

反

可表示

H=一

：

。

(2)

，

其中．K

系

状

反

增益矩。加入状

反

后可得

故而可直接取W’

位矩。但考引入的特征

：

向量后。系

包含加入反后增加的量。由文献[17]知，矩

一个可的自由参数称矩．因而可以通

P的降低引入特征向量原系的影响。

的

出向量Y除了包含参考系

的

量，

{工=(A— BK)x

[y=Cx

(3)

将式(3)表示的系

行特征根分解得到：

矩

(A— BK)X=XA

(4)

。

1．2直接代入法求状

由于SSDC的

反

增益

其中．A 特征根三角：X 特征向量构成的矩

令基于射影定理得到的SSDC的状方程

是

每个系固有扭振率

：

分

相

的控制器

或2 保留共特征根．因此可以用

增益矩 K。

．可将状

分

控制．故而每个控

jz=Auz+BuY

tu=CuZ

(5)

制器只

直接代入法[18球得状

反

其中，Z SSDC的状向量；A。、曰。和C。分

SSDC的状

矩

、控制矩

和

出矩

。

假

：

控制器

数

反增益矩

K写

立式(1)和(5)得：

置=[kI k2 k3 k。]

(16)

假

系式(3)所期望的特征根的位置分

[盎BrC㈦

㈤

s=／xl、s=／．ta、s=93、s=／x4，将K代入

可得：

系式(3)

㈦=悟三】

sJ— A+BK

l=(s— I．t1)(s一心)(s一加)(s一地)(17)

式(6)可表示被控系式(1)基于射影控制式

由式(17)知方程两端均 s的多式，故而

(5)得到的

反

系

。式(6)可

化

：

可通其两端的s同次系数相当来确定k。、kz,k，

P=A’z’

(

和k。，而可求得状

1．3控制器

反

增益矩 K。

b’=c’x’

A’ 行特征根分解得：

首先取得待研究

机端速．

4 巴特

沃斯波器得到相的固有扭振率．然后基于射

㈣⋯ 7

【曰

盎

。C

繁

A。¨

]

’

[

荔

【

]

’

影控制

个振

SSDC的

函数G(s)，最

将

每

其中，W’ 引入的特征向量；A’ 式(4)求得的主

模

所

的SSDC 出叠加后．加入到直

特征根保留：X’ 所保留主特征根所

征向量。即存在：

的特

流整流的主控制器上．控制框

中，k 附加控制器增益；如

如

机

1所示。其

速偏差；，

(A— BK)X’=X’A’

(9)

致

和k分

直流流的

量

和整定；a 整流

式(8)中，由于引入状

数增加。

反

形成

系

触

角。

系

由式(8)知：

曰。CX’+A。W’=W’A’

(10)

(11)

幽

由式(10)可推得：

A。=(W’／l’一曰。似’)W。1=

W’(A’一W。1 CX’)W“1

P=W。IB。，有：

定

A。=W7(A’一PCX’)W“1

Bu_W7P

(12)

(13)

，

丌

如

SSDC 构

于A’ 式(4)求得的主特征根保留

Structure of SSDC

Fig．1

万方数据

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