[發明專利]一種基于凸多面體不確定性的多直流協調控制器設計方法

有效

• 申請號: 201910534293.4
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110601172B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 伍文城;王曉茹;饒宏;周保榮;楊帆;曾雪松;李彬;陳磊;鄒朋
• 申請（專利權）人: 中國電力工程顧問集團西南電力設計院有限公司;西南交通大學;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/36
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰

本發明公開了一種基于凸多面體不確定性的多直流協調控制器設計方法，用于為系統設計適應多工況的輸出反饋控制器，以提高閉環系統Hsubgt;2/subgt;、Hsubgt;∞/subgt;以及衰減率等性能。該方法包括：步驟1，建立開環系統的多工況凸多面體模型；步驟2，應用正交實驗方法生成初代控制器；步驟3，建立閉環系統狀態空間模型；步驟4，應用二分法迭代調用擴展Lyapnuov方程，求取系統目標函數值；步驟5，應用差分進化算法生成新一代控制器；步驟6，對當前最優控制器應用正交交叉算子，保留最優個體；步驟7，計算新一代個體目標函數值；步驟8，當迭代次數等滿足停止條件，進入步驟9，否則返回步驟5；步驟9，輸出最優控制器參數及性能指標，結束操作。

技術領域

本發明涉及電力系統技術領域，尤其涉及一種基于凸多面體不確定性的多直流協調控制器設計方法。

背景技術

高壓直流輸送功率大，功率靈活可控，為實施廣域控制、解決電網穩定問題提供了有利條件。早在1970年代，美國太平洋聯絡線工程中將高壓直流輸電系統的附加阻尼控制用來抑制低頻振蕩。隨著系統中直流回路數的增多，為充分發揮多回直流在穩定控制上的潛力，一個方向是建立集中式的多直流協調系統，應用于廣域阻尼控制，該系統輸入輸出均為廣域信號。

多直流協調控制器面對的是多運行方式、系統參數多變的電力系統，對參數和運行方式要有較強的適應性。為了應對擾動和參數不確定性，電力系統廣域控制的一種受歡迎的設計方法是基于線性系統的H₂、H_∞混合控制。由于電力系統結構、運行方式多變，為使控制器性能在多個運行方式不劣化，一種自然的思路是基于二次穩定原理的魯棒H₂、H_∞混合控制，采用包含一個公共的Lyapunov矩陣的線性矩陣不等式來描述多個運行方式的H₂、H_∞性能，由此帶來了較大的保守性。為降低二次穩定原理的保守性，一種思路是基于參數依賴Lyapunov函數方法，引入額外的獨立于Lyapunov矩陣的輔助優化變量來降低保守性，這種方法稱之為松弛變量方法(S-Variable?Approach)，目前已有靜態輸出反饋控制設計方法。從已有文獻來看，已有方法存在三個問題：(1)引入輔助矩陣較多，增加了計算復雜度；(2)已有方法多針對H₂、H_∞控制，較少考慮衰減率或阻尼比指標；(3)已有方法一般針對狀態反饋或靜態輸出反饋，較少考慮動態輸出反饋。鑒于電力系統的狀態量并不是容易獲得，基于輸出反饋的控制策略研究更具實用意義。上述問題，使得S-Variable方法難以直接推廣應用到電力系統多直流協調控制。

針對上述問題，本發明基于松弛變量方法，提出一種可以實現H₂、H_∞混合控制以及衰減率優化的多目標輸出反饋控制器設計方法，并將其推廣到電力系統多直流協調控制器設計，并應用正交差分進化算法實現動態輸出反饋控制器綜合。

發明內容

鑒于基于二次穩定性原理的多工況控制器設計方法保守性較強，基于松弛變量的設計方法引入的輔助矩陣較多、僅能進行單一目標、僅有狀態反饋控制設計或靜態輸出反饋控制設計的缺陷，本發明基于擴展Lyapunov方法，提出一種計及多運行點參數變化的控制器設計方法，實現H₂、H_∞混合控制以及衰減率等目標優化，可為多直流協調控制系統設計任意指定階數的動態輸出反饋控制器。為提高設計效率和控制器性能，本發明還引入高效的正交差分進化算法為控制器參數提供優化方向。

發明內容1：本發明提出一種基于擴展Lyapunov方法的可適應多工況、實現多目標優化的多直流協調控制器設計方法，包括以下步驟：