[发明专利]一种基于参量Lyapunov理论的广域时滞阻尼输出反馈控制器

说明书

本发明涉及一种基于参量Lyapunov理论的广域时滞阻尼输出反馈控制器，传统的基于LMI方法设计的广域时滞阻尼控制器存在较大的保守性和复杂性，限制了其在大系统应用，而基于时滞预测补偿的广域时滞阻尼控制器，其控制参数需要大量离线仿真调整或者经验选取，本发明创造性地将参量Lyapunov理论引入广域时滞阻尼控制器的设计，所提出的参量Lyapunov控制器有效降低了控制器设计的保守性和复杂性，能够给出控制律的显式形式且同时给定参数的具体范围，具有工程应用的潜力。所设计的控制器能够快速抑制低频振荡，从而保证区域联络线传输功率的稳定输送。

技术领域

本发明涉及一种基于参量Lyapunov理论的广域时滞阻尼输出反馈控制器的设计。

背景技术

随着电网规模越来越大，区间电网互联成为趋势，由此引发的区间互联系统的低频振荡现象影响了联络线的功率传输能力，尤其是一种并不衰减的等幅区间低频振荡现象更是严重影响了区间功率的传送效率和互联系统的稳定性，甚至可能引起系统解列甚至崩溃，因此，提高系统区间低频振荡的阻尼成为提升互联系统稳定性和坚强性的主要方法之一。通过安装 PSS可以抑制低频振荡，但是传统的阻尼控制器一般使用本地信号作为反馈量，对本地振荡模式抑制效果较好，对区间振荡模式效果并不理想。

随着广域量测系统(WAMS)的发展，使用远方的反馈信号成为可能，使用远方反馈信号可以有效的阻尼区间低频振荡，但由此带来的远方反馈信号传输时延成为影响控制器效果甚至系统稳定的主要原因，设计考虑信号传输时延的广域阻尼控制器越发迫切。

传统的基于LMI方法设计的广域时滞阻尼控制器由于具有较大的保守性和复杂性，使其应用于大系统非常困难。一般的时滞预测补偿控制器则由于其参数选择需要反复离线仿真来调试或者通过经验来选取，并没有一个具体的可操作的标准方法。

针对这些问题，参量Lyapunov理论被引入广域时滞阻尼控制器设计中，这种新型的控制器理论上可以容忍任意大的传输时滞，控制器的设计简洁, 具有较低的保守性。另外控制器可以给出显式的控制律和具体的参数取值，在固定时滞和时变时滞情形下，控制器都能有效阻尼区间低频振荡，控制器动态性能优良，这些优点可以从以下的理论证明过程和实例说明中看出。

发明内容

本发明的技术方案如下：

一种基于参量Lyapunov理论的广域时滞阻尼输出反馈控制器，其特征在于：控制器总体框架及设计框图见附图1。

基于以下电力系统状态方程：

根据以上状态方程，矩阵对(A,B)可以通过Jordan标准型变换成以下形式：

其中，A_j、B_j分别表示原系统方程状态矩阵A和输入矩阵B进行Jordan标准型变换后得到的状态矩阵和输入矩阵，A_{_}∈R^n-×n-包含A_j中负实部的所有特征值，包含A_j中所有位于虚轴上的特征值。

几何可控可观计算公式：

留数法公式：

R_ijk即是第k台机组对第i个振荡模式留数

考虑传输时滞后状态方程：