動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)課件七

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)控制第八章非線性控制系統(tǒng)一．概述

二．描述函數(shù)法三．相平面法四．大范圍線性化法五．微分幾何法

本質(zhì)上,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.含有非線性元件的系統(tǒng)為非線性系統(tǒng).絕大多數(shù)非線性系統(tǒng)的非線性微分方程無(wú)法直接求解,只能用數(shù)值計(jì)算的方法計(jì)算近似解.非線性系統(tǒng)的控制方法研究是當(dāng)前控制領(lǐng)域的前沿課題.簡(jiǎn)單介紹幾種非線性系統(tǒng)的分析與控制方法.一．概述

非線性系統(tǒng)輸出量的基波分量與正弦輸入信號(hào)之比稱為描述函數(shù).設(shè)非線性系統(tǒng)的輸入為:系統(tǒng)輸出為:如非線性系統(tǒng)是對(duì)稱的,則,輸出的基波分量其中:二．描述函數(shù)法

時(shí),為復(fù)數(shù).設(shè)有一非線性系統(tǒng),其非線性部分的描述函數(shù)為,線性部分的傳遞函數(shù)為.共同構(gòu)成一閉環(huán)系統(tǒng).其方程為:即:其特征方程為:二．描述函數(shù)法

根據(jù)奈魁斯特判據(jù),如果軌跡不包圍,則系統(tǒng)穩(wěn)定.如果包圍,則系統(tǒng)不穩(wěn)定.如果和軌跡有交點(diǎn),則系統(tǒng)有可能存在持續(xù)振蕩.采用小干擾法,可以判斷系統(tǒng)是否存在穩(wěn)定的持續(xù)振蕩.如圖,在兩點(diǎn),與相交,可能存在持續(xù)振蕩.設(shè)系統(tǒng)工作在點(diǎn),如果系統(tǒng)受到一個(gè)小干擾,使系統(tǒng)非線性部分的振幅略有增加,沿著軌跡從點(diǎn)移到點(diǎn).二．描述函數(shù)法

由于點(diǎn)位于包圍的部分,所以點(diǎn)對(duì)應(yīng)于不穩(wěn)定狀態(tài).振幅將繼續(xù)增加,一直增到點(diǎn)為止.如果干擾使點(diǎn)移到點(diǎn),由于點(diǎn)不被包圍,故振幅將繼續(xù)減小直至為零.由于運(yùn)行點(diǎn)離開(kāi)點(diǎn)后就不再回來(lái),故點(diǎn)不能穩(wěn)定運(yùn)行.然而點(diǎn)與點(diǎn)不同,若干擾使運(yùn)行點(diǎn)從點(diǎn)移到點(diǎn),由于點(diǎn)未被包圍,則點(diǎn)對(duì)應(yīng)于穩(wěn)定狀態(tài).振幅將減小,回到點(diǎn).若干擾使點(diǎn)移到點(diǎn),由于點(diǎn)被包圍,振幅增大,又回到點(diǎn).所以點(diǎn)是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn).二．描述函數(shù)法

由于描述函數(shù)只取了系統(tǒng)非線性特性的一次近似,所以幾個(gè)非線性元件串聯(lián)后的描述函數(shù)通常不等于各非線性元件的描述函數(shù)之積.因此,對(duì)一非線性系統(tǒng),要把其中的非線性元件綜合為一個(gè)元件,求出等效的描述函數(shù).描述函數(shù)只適用于弱非線性系統(tǒng).二．描述函數(shù)法用相插軌跡噴表示偉系統(tǒng)赤的動(dòng)暑態(tài)過(guò)淹程稱漂為系加統(tǒng)動(dòng)肉態(tài)特碑性的蒼相平封面表征示法.相平橡面表亭示法馳可應(yīng)傷用于揉強(qiáng)非妹線性悄系統(tǒng).由于價(jià)作圖鋼的原潑因,相平虹面法償特別捧適用成于二喘階系取統(tǒng).而要結(jié)做出元三階芝系統(tǒng)框的相構(gòu)軌跡余就比公較困托難.高于往三階梅的系銜統(tǒng)不熱能繪面出相獵軌跡.相平戰(zhàn)面法皂一般菌用圖數(shù)解法鼠繪相虜軌跡.相平爐面上諸的相云軌跡愈表述許的是深的炮函數(shù)樂(lè)關(guān)系,沒(méi)有遵顯示蓄時(shí)間險(xiǎn)信息.有些稈時(shí)候襯需要腥知道紫函數(shù)蜘變化叼的時(shí)破間曲待線.如在估電力央系統(tǒng)造穩(wěn)定鈔性分傍析中,不僅伏要計(jì)剛算出拾最大塔切除棉角,還要頁(yè)知道伴極限捆切除交時(shí)間.三．仗相平的面法由相平敵面圖祥求時(shí)辣間解戴可按危下列偷方法碌進(jìn)行.由于嘉相平舍面圖琴的縱郊坐標(biāo)釣為此式度表明:如用米為縱鈴坐標(biāo),用品為橫私坐標(biāo).曲線太下的味面積爪就表因示為盲時(shí)間.由于柄狀態(tài)小空間隆理論棉的發(fā)址展,相平耕面法觀逐漸可被其冊(cè)代替.三．始相平柴面法將非皂線性漆系統(tǒng)華的狀聾態(tài)方盞程員轉(zhuǎn)化護(hù)成其中:為塊的啞線性億主部.大范詠圍線往性化譜方法擦的指起導(dǎo)思崖想為:將控董制濱分稠成兩部耀分,其中脅用于量抵消莊非線獻(xiàn)性部頑分,即.因此悔有:根據(jù)犁線性捎最優(yōu)都控制吼理論,可得數(shù)線性擠最優(yōu)販控制姑規(guī)律:.系統(tǒng)亡的非題線性給控制駛規(guī)律四．喜大范閑圍線謝性化模法將一鍬類非邁線性清系統(tǒng)鵲的狀擴(kuò)態(tài)方粘程氏用基男于微致分同增胚的良映射孝轉(zhuǎn)化萬(wàn)成另詠一空詞間的犯線性吃狀態(tài)則方程,然后毀在新接的狀尾態(tài)空捏間構(gòu)鉗造二舊次型榆性能塘指標(biāo),利用佛線性虛最優(yōu)增控制摩理論,求得新?tīng)顢_態(tài)空陷間的口線性蜜最優(yōu)脊控制鉆規(guī)律:再利堆用反鋸變換,將偉映射飼回原惹狀態(tài)螞空間,得原符狀態(tài)膀空間念的控錯(cuò)制規(guī)下律.五．諷微分器幾何穿法電力愈工程喉系De克pa華rt纖me初nt楚o長(zhǎng)f著El友ec態(tài)tr迎ic棕al龍E舒ng品in