[发明专利]一种电力系统时滞广域阻尼器的设计方法

权利要求书

1.一种电力系统时滞广域阻尼器的设计方法，电力系统时滞广域阻尼器WAD主要由隔直环节W、反馈增益环节K、相位补偿环节P和输出限幅环节B依次串联而组成，且无论时滞多大，WAD中的相位补偿环节P最多包含2个一阶补偿模块，WAD的参数可根据被控低频振荡模式特征根λ_j对应的留数R_j和控制环路的聚合总时滞τ来设计，具体设计步骤如下：

步骤1：确定被控低频振荡模式特征根λ_j＝σ_j+jω_j，其中σ_j和ω_j分别是λ_j的实部和虚部；

步骤2：选择适合被控低频振荡模式的控制环路；

步骤3：确定与被控低频振荡模式对应的留数R_j，计算系统输入端至系统输出端之间的相位偏移θ₁＝∠R_j；

步骤4：确定控制环路的聚合总时滞τ，计算由于τ引起的系统输出信号的相位滞后θ₂，计算公式如下：

步骤5：计算相位总偏移θ＝θ₁+θ₂±k×360°，k为整数，通过调整k值使θ处于(-180°，+180°]范围之内；

步骤6：确定加入WAD后闭环系统被控低频振荡模式的阻尼比期望值ξ，据此计算被控低频振荡模式特征根λ_j的期望变化量Δλ_j，计算公式如下：

Δλ_j＝-ξω_j-σ_j

步骤7：计算WAD需要补偿的相位∠A(λ_j)并判断反馈增益K的正负性：

1)若0°＜θ≤90°，则：

2)若90°＜θ≤180°，则：

3)若-180°＜θ≤-90°，则：

4)若-90°＜θ≤0°，则：

步骤8：WAD中的相位补偿环节P的传递函数如下：

式中参数N、T₁和T₂的计算方法如下：

T₁＝αT₂

步骤9：计算WAD中反馈增益K的幅值|K|，计算方式如下：

式中，A(λ_j)为步骤8中相位补偿环节P的传递函数A(s)中代入被控低频振荡模式特征根λ_j所得；

步骤10：根据常规方法选取时滞WAD中隔直环节W和输出限幅环节B的参数。

2.如权利要求1所述的电力系统时滞广域阻尼器的设计方法，其特征在于：步骤2所述的选择适合被控低频振荡模式的控制环路，具体步骤如下：

步骤2.1：确定系统主导振荡模式特征根λ_k，数量记为m，k＝1,2,…,m；

步骤2.2：确定所有可能的系统输入和系统输出，构建所有控制环路的传递函数；

步骤2.3：计算主导振荡模式对应的留数R_oki，下标o表示对应于第o个系统输出，下标i表示对应于第i个系统输入，下标k表示对应于第k个主导振荡模式；

步骤2.4：计算每条控制环路的相对留数指标值RI_oi，计算公式如下：

式中分母为m个系统主导振荡模式的留数幅值之和，分子为被控低频振荡模式的留数，选取RI_oi指标较大的控制环路集合作为备选；

步骤2.5：计算步骤2.4中备选控制环路集合中所有系统输出信号对每个振荡模式的可观性参数Obs_ok，下标o表示对应于第o个系统输出，下标k表示对应于第k个主导振荡模式；

步骤2.6：计算步骤2.4中备选控制环路集合中每条控制环路的模式可观性指标OI_o，具体公式如下：

式中分母为第o个系统输出信号对所有n个振荡模式可观性参数幅值之和，分子为第o个系统输出信号对被控低频振荡模式的可观性，选取OI_o指标较大的作为应用WAD的控制环路。