水輪機超級儲能電氣制動裝置及其多指標非線性控制策略研究.pdf

1、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展為日益增長的電能需要提供了保障，各種新能源（如:風能、太陽能等）發(fā)電被接入電力系統(tǒng)中。由于新能源具有間歇、分散、波動等不穩(wěn)定性，給電力工作者帶來了許多難題和挑戰(zhàn)。因此，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和改善電能質(zhì)量就顯得尤為重要。超級電容儲能制動裝置(Super Capacitor energy storage Brake Device，SCBD)作為一種新型的儲能制動裝置，不僅能在故障后快速投入實現(xiàn)電氣制動，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定

2、性和線路的功率傳輸能力，還可以提供一定的功率支撐，以維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，改善電力系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能和電能質(zhì)量。研究SCBD的控制策略，SCBD與電網(wǎng)其它裝置間的協(xié)調(diào)控制，以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行水平，使目標量具有良好的動、靜態(tài)性能，具有重要的實際意義?；诜蔷€性微分代數(shù)的電力系統(tǒng)模型能將多種裝置的模型結(jié)合起來，便于研究SCBD與其它裝置間的協(xié)調(diào)控制具有工程實用價值。本文基于微分代數(shù)模型，研究SCBD與水輪機的非線性協(xié)調(diào)控制策略問題，主要

3、完成以下兩點工作:
　　(1)針對SCBD的結(jié)構(gòu)電路圖，本文推導了SCBD的數(shù)學模型并論證了其四象限的運行能力。然后建立了單機SCBD的非線性微分代數(shù)模型，采用微分代數(shù)模型多指標非線性控制(Differential Algebraic model Multi-indexNonlinear Control，DAMNC)的方法來進行單機SCBD控制器的設計，以此來論證SCBD獨立控制時的電氣制動效果，對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和動、靜態(tài)性能

4、的影響。
　　(2)以水輪機勵磁系統(tǒng)為切入點，研究SCBD與水輪機勵磁系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)控制，針對水輪機勵磁系統(tǒng)與SCBD的非線性微分代數(shù)模型，采用DAMNC的方法進行SCBD協(xié)調(diào)控制器的設計，并借助Hartman-Grobman定理，采用近似線性化后閉環(huán)系統(tǒng)的極點位置來配置合適的參數(shù)矩陣C、K使被控系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能得到很好的協(xié)調(diào)，趨于漸進穩(wěn)定狀態(tài)。仿真結(jié)果說明:DAMNC方法設計的控制器能夠更好地懲戒系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能，對目標量實現(xiàn)