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随着我国电网规模的不断扩大,机组容量的不断扩大,系统稳定问题更加重要。同步发电机的调速控制对改善电力系统稳定性起着重要作用。本文研究的H2/H∞混合控制器,旨在提高和改善汽轮发电机调速控制的鲁棒性和调节特性,从而提高电力系统的功角稳定性。
电力系统是一个复杂的非线性不确定性系统,常规频域理论不适用于MIMO系统设计;LQG(线性二次高斯)理论不适用于模型摄动情况。以系统的∞-范数为性能指标的H∞鲁棒控制理论很好的解决了这两个难题。但H∞鲁棒控制以内部稳定性为设计目标,未考虑系统动态变化的行为,仍有其局限性。以系统的H2范数为性能指标的H2最优控制,虽然鲁棒稳定性有时很差,但能获得好的动态和稳态性能。本文综合H2和H∞控制的优点,利用混合H2/H∞性能指标,研究设计了汽轮发电机调速系统的附加H2/H∞混合控制器。
本文首先介绍了H2、H∞和H2/H∞混合鲁棒控制的相关知识、三者之间的关系及三者的统一表达式。针对功角暂态稳定控制中汽轮发电机调速系统各个模块所起的作用,结合鲁棒控制标准形式,对调速系统模型进行了分析和简化。应用H2、H∞和H2/H∞混合控制理论,分别设计了汽轮发电机调速系统附加H∞鲁棒控制器和H2/H∞混合控制器。
单机-无穷大和双机-无穷大系统中的仿真表明:1)H∞鲁棒和混合H2/H∞控制都具有较好的鲁棒性。2)附加H2/H∞混合控制器使调速系统不但具有良好的鲁棒性,而且能抑制因大扰动引起的超调。3)相比附加H∞鲁棒控制,附加H2/H∞调速控制能更好地提高机组的暂态稳定性。