動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)課件二

NorthChinaElectricPowerUniversityDepartmentofElectricalEngineeringBaoding2008.5-7

動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)分析與控制

目錄

一．電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及參數(shù)二．電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析五．直接法在暫態(tài)穩(wěn)定分析中的應(yīng)用

三．電力系統(tǒng)次同步諧振分析四．電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析六．電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性分析

七．線性最優(yōu)控制系統(tǒng)八．非線性控制系統(tǒng)九．電力系統(tǒng)控制(三)第七章線性最優(yōu)控制系統(tǒng)一．概述

二．線性最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理三．發(fā)電機(jī)線性最優(yōu)勵(lì)磁控制四．發(fā)電機(jī)實(shí)用線性最優(yōu)勵(lì)磁控制五．積分型線性最優(yōu)勵(lì)磁控制

從控制的角度看,電力系統(tǒng)是一個(gè)多輸入、多輸出的非線性系統(tǒng).描述電力系統(tǒng)的方程式是一組非線性微分方程.研究線性最優(yōu)控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的目的:1.線性最優(yōu)控制理論已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)完善，而非線性最優(yōu)控制理論的發(fā)展還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后；2.某些非線性系統(tǒng)或非線性系統(tǒng)的某些問(wèn)題可以用線性化的方法進(jìn)似成線性系統(tǒng)。一．概述

由于以上原因,研究電力系統(tǒng)的某些控制問(wèn)題時(shí),可以采用線性化的方法,將電力系統(tǒng)簡(jiǎn)化為線性系統(tǒng),然后根據(jù)線性最優(yōu)控制理論,得到線性最優(yōu)控制規(guī)律.下面介紹怎樣把非線性系統(tǒng)線性化.一．概述

簡(jiǎn)單系統(tǒng)的狀態(tài)方程為:一．概述

其中:為狀態(tài)變量,為控制變量.

在運(yùn)行點(diǎn)線性化,得:一．概述

對(duì)于線性系統(tǒng),我們可以分析得到其最優(yōu)控制規(guī)律.研究線性系統(tǒng)最優(yōu)控制規(guī)律的問(wèn)題稱為線性最優(yōu)控制.

線性系統(tǒng)的狀態(tài)方程一般為:設(shè)采用二次型性能指標(biāo)應(yīng)用變分法解條件泛函的拉格郎日法可知,滿足最優(yōu)控制的條件為:二．線性最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

此時(shí)以上兩式中的協(xié)態(tài)變量不是我們所需要的.要想辦法消去.令有:這是有2n個(gè)變量的一階線性齊次微分方程組,稱為具有二次型性能指標(biāo)的線性控制系統(tǒng)的哈密爾頓-龐特里亞金方程.該方程的通解為:二．線性最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理其中:為2n填X2汪n階矩雨陣,為2n維常珠數(shù)向拖量.將初喇始條恥件買代入,解出易向量所以,該方歷程的謝特解隨為:其中:為轉(zhuǎn)若移矩飼陣.二．詠線性雹最優(yōu)露控制兆系統(tǒng)詢?cè)O(shè)計(jì)煩原理當(dāng),且起醉始時(shí)曾間仿為任嘴意時(shí),有若控有制系冊(cè)統(tǒng)穩(wěn)掛定,則解得:為線塌性最剩優(yōu)反毯饋陣.以下饒解盛的是具體土值.二．季線性罷最優(yōu)心控制匙系統(tǒng)宮設(shè)計(jì)軋?jiān)韺㈥惔雼鸷图~奉的床表達(dá)喬式:并將埋兩瓣邊對(duì)紐奉時(shí)間輝求導(dǎo):化簡(jiǎn)冤后得:這就明是Ri匆cc弓at風(fēng)i方程.Ri遠(yuǎn)cc挨at畢i方程旋是一真?zhèn)€矩康陣微遞分方奧程,為未嘉知量.解出,就可篩得到腦最優(yōu)砍控制.Ri最cc喇a(chǎn)t仙i方程拔一般陜用數(shù)偏值解膀。二．閃線性酸最優(yōu)弄控制描系統(tǒng)唇設(shè)計(jì)等原理當(dāng)系武統(tǒng)為直定常當(dāng)系統(tǒng),A屬,B為常待數(shù)陣芬時(shí),數(shù)值柳計(jì)算鋸顯示況一般哈不變欺化,直到態(tài)接近施時(shí),值才脅明顯季變化,趨于0.所以,當(dāng)請(qǐng)時(shí),在有壯限時(shí)法間內(nèi),蕩,故有:Ri炎cc姜at勉i微分籌方程搶簡(jiǎn)化折為代作數(shù)方捆程，星又稱Ri喚cc漿at邁i代數(shù)嘗方程.二．僅線性遭最優(yōu)違控制探系統(tǒng)糕設(shè)計(jì)咳原理根據(jù)剩變分瓶法和這極大承值原隱理得伐到的務(wù)僅是猾最優(yōu)截控制土的必挨要條肆件.但是,對(duì)于汗線性寬系統(tǒng),該條謎件也冷是充凳分條歲件.下面面給予巴證明.構(gòu)造城一個(gè)狹二次磚型函憑數(shù),對(duì)時(shí)乏間求撞導(dǎo):將狀流態(tài)方池程和Ri輩cc滲at引i方程膛代入:二．拌線性揉最優(yōu)態(tài)控制轎系統(tǒng)釋設(shè)計(jì)劇原理將上特式在擔(dān)區(qū)間旅對(duì)時(shí)栗間求丹積分,得:二．抄線性昆最優(yōu)決控制畜系統(tǒng)艇設(shè)計(jì)行原理整理,得:即:等式峽右側(cè)夏第一丈項(xiàng)與宗無(wú)君關(guān).第二區(qū)項(xiàng)由乎于,所以蛙欲使,必須飾有:誼,或所以,對(duì)于翠線性瀉系統(tǒng),從極規(guī)值條嫩件得育到的侮控制窄規(guī)律奧確為最優(yōu)拉控制.在最外優(yōu)控釘制的讀作用生下,二．紡線性借最優(yōu)隱控制場(chǎng)系統(tǒng)貓?jiān)O(shè)計(jì)豬原理要獲阿得發(fā)爭(zhēng)電機(jī)廟的線帝性最積優(yōu)勵(lì)屋磁控遇制規(guī)難律,首先磁要將貝系統(tǒng)蹤蝶的狀橡態(tài)方稈程在粒運(yùn)行秧點(diǎn)線顧性化,得到夢(mèng)線性診化后螺的系重統(tǒng)線展性狀歡態(tài)方愈程:如考拍慮到逢阻尼公繞組揀的作賄用餅，插以及則有:三．蛙發(fā)電爐機(jī)線報(bào)性最弊優(yōu)勵(lì)派磁控涉制簡(jiǎn)寫碌為:定義疫二次墨型性盤能指雅標(biāo):式中:為實(shí)用對(duì)稱死半正錘定矩纏陣,實(shí)用繪時(shí)可他取為實(shí)務(wù)對(duì)稱武正定坦矩陣,實(shí)用性時(shí)可晝?nèi)∪〕醣芍禇l父件為:三．州發(fā)電闖機(jī)線胡性最裁優(yōu)勵(lì)暗磁控棉制三．報(bào)發(fā)電斃機(jī)線垂性最幣優(yōu)勵(lì)潤(rùn)磁控門制根據(jù)收最優(yōu)籃化原罰理,可得Ha橫mi膨lt枯on函數(shù)參式堡中:為協(xié)稈態(tài)向撤量.依變而分法,摘Ha緒mi盜lt未on函數(shù)劈燕達(dá)到恐極值限的必竟要條只件為:由于給協(xié)態(tài)標(biāo)向量宇和狀昌態(tài)向更量間明滿足旁線性晚關(guān)系:整理聾可得蹲矩陣Ri亭cc魚at丙i方程:三．漲發(fā)電燒機(jī)線徒性最可優(yōu)勵(lì)嗚磁控慈制由于虛的源變化敬規(guī)律,當(dāng)把丘定為導(dǎo)無(wú)窮澡遠(yuǎn)時(shí),可把Ri相cc然at族i微分憤方程延簡(jiǎn)化鉤為Ri撥cc覽at尚i代數(shù)丸方程貍：乖由曠此解則出定儉常矩游陣,從而肝得到巧最優(yōu)跨控制絞規(guī)律:四．晴發(fā)電乎機(jī)實(shí)頌用線俱性最肌優(yōu)勵(lì)洽磁控熄制實(shí)際茶應(yīng)用蔑時(shí),由于租不易深測(cè)量,故采被用容伐易測(cè)僅量的皂代泡替,便于璃控制金的實(shí)播施.設(shè)腹則貫即所以,新舊蝦狀態(tài)輪變量揭間幕有如閥下關(guān)刷系式:四．燥發(fā)電劇機(jī)實(shí)臨用線漆性最攏優(yōu)勵(lì)定磁控舟制簡(jiǎn)記搬為依所以其中:問(wèn)題挪的關(guān)歪鍵是問(wèn)確定窄線性泡變換軋矩陣,即找晃到忽兩斗個(gè)函煎數(shù)關(guān)健系.四．盛發(fā)電走機(jī)實(shí)包用線從性最笨?jī)?yōu)勵(lì)橋磁控飄制由于凝兩組斥狀態(tài)且變量退是線誦性獨(dú)掏立的,故線艷性變誘換矩分陣所以掠可求玩出寫及四．津發(fā)電悉機(jī)實(shí)衛(wèi)用線慚性最逆優(yōu)勵(lì)洪磁控俊制新?tīng)铍`態(tài)方條程為揀采眼用二測(cè)次型壯性能乘指標(biāo)子選擇斤權(quán)矩絕陣把最優(yōu)梯反饋耀陣最優(yōu)?？刂茻?guī)律:為L(zhǎng)i趁cc無(wú)at累i方程悔的解.五．訪積分愧型線衡性最途優(yōu)勵(lì)撓磁控毫制對(duì)于激簡(jiǎn)單曠電力墳系統(tǒng),當(dāng)以已為狀態(tài)垂變量沿時(shí),系統(tǒng)嬸線性紙化狀態(tài)績(jī)方程靜和輸雙出方嬸程為，為了污使勵(lì)殿磁控握制在惑系統(tǒng)電遇到帖階躍罩干擾跌時(shí)能玩使發(fā)鍵電機(jī)肆機(jī)端豈電壓鬧維持暗無(wú)差,引入浴機(jī)端選電壓壺的積提分控柿制:把嗓代葉入系作統(tǒng),得:設(shè)得新逮的狀態(tài)市方程.五．炭積分錫型線從性最訂優(yōu)勵(lì)菠磁控聾制只是襖的萍函數(shù),故而且.新的狀態(tài)翠方程賊為對(duì)新?tīng)顟B(tài)捏方程膝定義寄二次勤型性被能指柱標(biāo)，將棟個(gè)須角微按解得訴線性忽最優(yōu)妥勵(lì)磁洲控制凈規(guī)律勵(lì)磁叢控制五．青積分店型線經(jīng)性最搞優(yōu)勵(lì)弊磁控款制這就醋是積助分型浩線性滑最優(yōu)恒勵(lì)磁提控制闖規(guī)律.在使拾用計(jì)父算機(jī)抱控制薄時(shí)要篇做離迫散化勺工作,得到奪離散訊控制陽(yáng)規(guī)律淋。五．茄積分舊型線移性最倦優(yōu)勵(lì)猴磁控剝制第n次控眉制時(shí),有:為提京高控輸制的毫可靠濁性和碧穩(wěn)定計(jì)性，牲控制劑規(guī)律眉一般成采用紙?jiān)隽刻昕刂粕佬问?五．航積分叨型線乳性最揚(yáng)優(yōu)勵(lì)協(xié)磁控窩制電力拒工程