专利名称：一种基于线性反馈控制的电力系统鞍结点分岔控制器的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统分析与控制和电力电子的交叉技术领域。特别涉及一种基于 线性反馈控制的电力系统鞍结点分岔控制器，该控制器主要适用于本发明所提到的简单电 力系统。
背景技术：
当电力系统的参数发生变化时，如果系统失去结构稳定性，即系统的定性性态 (拓扑结构)发生突然变化，则系统出现了分岔现象。电力系统的鞍结点分岔将导致电力 系统的崩溃，因而需通过设计分岔控制器实现延迟或者消除鞍结分岔的目标。电力系统分 岔控制是指设计一个控制器及其相应的算法来修正电力系统的分岔特性，进而获得预期动 态行为的一种控制，典型的电力系统分岔控制目标包括延迟或消除电力系统的固有分岔； 在预先给定的参数值下引入新的分岔以消除原有分岔；改变现存分岔点的参数以增加系统 的稳定裕度；修正分岔链的形状和类型，取得有效控制措施的机会；镇定分岔解和分岔分 支以保持系统良好的动态稳定品质；监视由分岔引起的极限环的幅值、频率和重数以消除 系统进入混沌状态的可能；优化系统在分岔点附近的运行特性以及上述各目标的组合。目 前的基于PID的分岔控制器，存在消除原有分岔点的同时可能引入新的分岔点以及控制算 法复杂等缺点。
发明内容本发明目的是为了克服现有分岔控制器的不足，提供一种基于线性反馈控制的电 力系统鞍结点分岔控制器，以消除原来电力系统的鞍结点分岔本发明提供的基于线性反馈控制的电力系统鞍结点分岔控制器包括，功角测量模块用于测量电力系统中的功角δ，并和给定参考功角δ。比较得到 反馈误差信号e = ( δ ^ δ )；第一误差放大模块Ic1 用于将得到的功角反馈误差信号e = ( δ ^ δ )进行放大， 得到放大后的误差信号-Ic1 ( δ - δ J ；角速度测量模块用于测量电力系统中的角速度ω，并和给定参考角速度比 较得到反馈误差信号e = ω0-ω ；第二误差放大模块k2 用于将得到的角速度反馈误差信号e = 「ω进行放大， 得到放大后的误差信号-Ii2(CO-COci)；加法模块用于将第一和第二两路误差放大模块放大后的误差信号-Ic1 ( δ - δ J 和-Ic2(CO-Coci)叠加，得到控制信号输出U。本发明提供的基于线性反馈控制的电力系统鞍结点分岔控制器特别适用于由发 电机、输电线和无穷大母线组成的电力系统(如图1所示)，发电机采用不考虑励磁的经典 二阶模型，输电线和无穷大 母线采用常见的型号和模型。整个简单电力系统的基本方程为 如上所说的鞍结分岔控制器采用线性反馈控制律，控制器的作用是消除原来简单 电力系统中的鞍结点分岔，从而避免发生电压崩溃，其控制信号输出为 本发明的工作原理本发明所述的简单电力系统的基本方程如⑴式所示，由式⑴可以得到系统的 平衡点为(SQ，ω0) = (arCSin(PmX/EV)，0)，，对应的 Jacobian 矩阵为 它的两个特征值为 当X = EV/Pm时，系统有一个特征值为0，而且可以判断其发生了鞍结点分岔，且分 岔点为(arcsin (PmX/EV)，0，EV/PJ。假定发电机的机械输入功率Pm = P0+ υ , P0为正常机械输入功率，u为控制量，并 令E = 1，υ = Mu，则式(1)可转变为 式中，u即为鞍结点分岔控制器输出的控制信号，控制器采用线性反馈控制律，控 制器原理图见图2，则u = -ki ( δ - δ 0) -k2 ( ω - ω 0)(5)加装鞍结分岔控制器后受控系统的平衡点为(δ^Ο)。受控系统在平衡点处的 Jacobian 根据霍尔维茨稳定判据可得，只要X > 0，则受控系统一定是稳定的。本发明的优点和积极效果(1)能消除本发明特定的简单电力系统的鞍结点分岔，并且在消除原系统分岔的 同时并不引入新的分岔。(2)采用线性反馈控制律来设计鞍结分岔控制器，控制效果好，电路设计和方法简 单且易于实现。(3)控制算法易于电路实现。
图1是本发明所述的电力系统整体系统图；图2是本发明鞍结点分岔控制器原理示意图。
具体实施方式实施例1 图1所示为简单点电力系统整体系统图，本发明的核心是鞍结点分岔控制器，它 是基于线性反馈控制方法设计的，对原来系统进行控制。本发明提供的基于线性反馈控制的电力系统鞍结点分岔控制器如图2所示，该控 制器包括，功角测量模块用于测量电力系统中的功角δ，并和给定参考功角δ。比较得到 反馈误差信号e = ( δ ^ δ )；第一误差放大模块Ic1 用于将得到的功角反馈误差信号e = ( δ ^ δ )进行放大， 得到放大后的误差信号-Ic1 ( δ - δ J ；角速度测量模块用于测量电力系统中的角速度ω，并和给定参考角速度ω。比 较得到反馈误差信号e = ω0-ω ；第二误差放大模块k2 用于将得到的角速度反馈误差信号e = 「ω进行放大， 得到放大后的误差信号-Ii2(CO-COci)；加法模块用于将第一和第二两路误差放大模块放大后的误差信号-Ic1 ( δ - δ J 和-Ic2(CO-Coci)叠加，得到控制信号输出U。角速度测量模块和功角测量模块均采用常用的测量模块，误差放大模块采用高输 入阻抗运算放大器CA3130，加法模块采用32位加法模块ADDER32B. Vhd0首先通过角速度测量模块测量得到角速度ω，并和给定参考角速度Oci比较得到 反馈误差信号e= 「ω，再经误差放大环节k2，得到-Ii2(CO-COci)；通过功角测量模块测量 得到功角δ，并和给定参考功角δ ^比较得到反馈误差信号e = ( δ ^ δ )，再经误差放大环 节K，得到-Ic1 ( δ - δ J，最后两路信号-k2 ( ω - ω J和-Ic1 ( δ - δ 0)叠加便可得到控制信号 输出U。
权利要求
一种基于线性反馈控制的电力系统鞍结点分岔控制器，其特征在于该控制器包括，功角测量模块用于测量电力系统中的功角δ，并和给定参考功角δ0比较得到反馈误差信号e＝(δ0-δ)；第一误差放大模块k1用于将得到的功角反馈误差信号e＝(δ0-δ)进行放大，得到放大后的误差信号-k1(δ-δ0)；角速度测量模块用于测量电力系统中的角速度ω，并和给定参考角速度ω0比较得到反馈误差信号e＝ω0-ω；第二误差放大模块k2用于将得到的角速度反馈误差信号e＝ω0-ω进行放大，得到放大后的误差信号-k2(ω-ω0)；加法模块用于将第一和第二两路误差放大模块放大后的误差信号-k1(δ-δ0)和-k2(ω-ω0)叠加，得到控制信号输出u。
全文摘要
一种基于线性反馈控制的电力系统鞍结点分岔控制器。采用线性反馈控制规律，对原系统实现控制，可消除原来系统鞍结分岔点且不会引入新分岔点。该控制器包括，功角测量模块，第一误差放大模块k1，角速度测量模块，第二误差放大模块k2，加法模块。首先通过角速度测量模块测量得到角速度ω，并和给定参考角速度ω0比较得到反馈误差信号e＝ω0-ω，再经误差放大模块k2，得到-k2(ω-ω0)；通过功角测量模块测量得到功角δ，并和给定参考功角δ0比较得到反馈误差信号e＝(δ0-δ)，再经误差放大模块k1，得到-k1(δ-δ0)，最后两路信号-k2(ω-ω0)和-k1(δ-δ0)叠加便可得到控制信号输出u。该控制器具有控制效果好、控制算法易于电路实现、电路设计和方法简单的优点。
文档编号H02J3/00GK101877483SQ20101022213
公开日2010年11月3日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年7月9日
发明者刘进华, 周雪松, 权博, 李季, 杨海珊, 问虎龙, 马幼捷 申请人:天津理工大学