[發明專利]不確定電力系統的分散滑模負荷頻率控制器設計方法

無效

• 申請號: 201210022588.1
• 申請日: 2012-02-02
• 公開（公告）號: CN102545228A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 米陽;韓云昊;田越
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種電力系統控制器設計，特別涉及一種多域互聯不確定電力系統的分散滑模負荷頻率控制器設計方法。

背景技術

電力系統是一個大型互聯的復雜系統，它的頻率控制問題，特別是由于負荷的變化所引起的頻率偏差，是一個非常重要的研究課題。將現代控制理論應用到互聯電力系統中用來解決負荷頻率控制問題，近年來得到了廣泛的研究，并且得到了豐碩的成果。但是一般的負荷頻率控制器是通過工程試驗得到的比例積分型控制器，當系統中存在不確定性和干擾時，所設計的控制器不能保證系統具有穩定性和良好的動態性能。為了使得系統能夠保持在標準的工作點，基于最優控制理論，各種不同類型的魯棒控制器得到了學者們的深入研究。

為了解決電力系統中存在的參數不確定項問題，變結構控制是一種比較有效的控制方法。變結構控制能夠有效的改善電力系統的動態性能和對系統的參數變化具有不變性。Siaramakrishna利用極點配置方法設計了變結構負荷頻率控制器，但是文獻中的參數不確定項要求滿足匹配條件，但是現實中電力系統的不確定項常常不滿足匹配條件。Hamouz針對不確定互聯電力系統，分別設計了優化的變結構控制器和基于極點配置的變結構負荷頻率控制策器，但是對于系統參數不確定項只通過了仿真研究，沒有嚴格的理論證明。

發明內容

本發明是針對電力系統中存在不確定性和干擾時，現有的控制器不能保證系統穩定性和良好的動態性能的問題，提出了一種不確定電力系統的分散滑模負荷頻率控制器設計方法，使電力負荷變化所引起的頻率變化最小，保證系統的正常工作。

本發明的技術方案為：一種不確定電力系統的分散滑模負荷頻率控制器設計方法，包括如下具體步驟：

1）建立不確定多域互聯電力系統模型：多域電力系統的狀態方程為????????????????????????????????????????????????

其中，，

,

,

其中是頻率的變化量，是發電機輸出功率的變化量，是調速器調速閥位置變量，是第i個子系統電壓相角值，是負荷干擾量，是調速器時間常數，是汽輪機時間常數，是電廠模型時間常數，是電廠模型增益，是調速器速度調節常數，是第i個區域的積分控制，是區域i和區域j互聯增益常數，；

2）當工作點變化和負荷波動時，互聯多域不確定電力系統用如下包含干擾項的互聯系統狀態空間模型表示：

?????????????

其中是第i個子系統的狀態變量，是控制向量，，，是系統集結不確定項外部干擾向量，,,?和是具有適當維數的系數矩陣；

3）假設1：對每一個子系統，矩陣對是完全可控的；

假設2：不確定項滿足匹配條件；????????????

假設3：不確定項是有界的；

假設4：當不確定項不滿足匹配條件≠；

假設5：不確定項是有界函數；

對于向量，向量范數定義為歐幾里得范數滿足，

正對步驟2）中模型，對于每一個子系統設計積分型切換面：

，其中,具有適當維數的常數矩陣；

4）給定穩定性判據條件：判據1：假設成立，那么系統在滑動模態是漸進穩定當且僅當不等式成立，其中，；?

判據2：存在常數滿足，對于任意的，所有都滿足時，那么滑動模態方程是漸進穩定的；

5）設計分散變結構控制器：

和，使得系統存在匹配不確定項和非匹配不確定項時，都能滿足到達條件，其中為正常數，為符號函數；

6）通過對三域電力系統的matlab仿真，驗證了步驟5）的分散變結構控制器的有效性。

本發明的有益效果在于：本發明不確定電力系統的分散滑模負荷頻率控制器設計方法，基于魯棒分散變結構控制器設計方法，考慮了其負荷頻率控制問題，對于每一個子系統，構造了比例積分型滑模面，并且設計了對應的變結構控制器，使得由于匹配或非匹配的負荷變化所引起的頻率偏差波動趨于零，有效的改善電力系統的動態性能。

附圖說明

圖1為多域電力系統的結構框圖；

圖2為多域標稱電力系統中，在沒有任何控制器的作用下，子系統的頻率偏差的仿真結果圖；

圖3為多域標稱電力系統中，在沒有任何控制器的作用下，子系統的頻率偏差的仿真結果圖；

圖4為多域標稱電力系統中，在沒有任何控制器的作用下，子系統的頻率偏差的仿真結果圖；