[发明专利]一种电力系统混沌振荡的无源性滑模控制方法

说明书

本发明公开了一种电力系统混沌振荡的无源性滑模控制方法，采用无源性控制和滑模控制相结合的控制策略；当系统状态处于滑动模态区，采用滑模变结构控制；当系统状态进入滑模切换区，就将滑模变结构控制切换至无源性控制。具体按照以下步骤实施：步骤1、根据动力学方程建立互联双机电力系统的数学模型；步骤2、将步骤1的数学模型进行简化，得到简化模型；步骤3、将步骤2的简化数学模型转化为标准形式；步骤4、设计无源性控制函数；步骤5、设计滑模控制函数；步骤6、基于步骤4、步骤5设计切换函数。本发明能够有效抑制电力系统的混沌振荡的情况。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种电力系统混沌振荡的无源性滑模控制方法。

背景技术

随着泛在电力物联网和特高压输电的大规模全面提速，大电网互联的发展模式必将成为未来的主流，它给电能生产和消费带来巨大好处的同时也面临着稳定性、安全性及可靠性等安全问题，如：系统振荡、频率崩溃和电压崩溃等。而电力系统作为典型的非线性动力学系统，当系统中出现分岔或混沌振荡等非线性动力学现象时将导致系统失稳甚至互联系统的解列，严重危害系统的安全运行，发生大面积停电事故，给国民经济造成巨大损失。因此，在存在着周期性负荷扰动时系统发生混沌振荡的问题情况下进行有效抑制电力系统的混沌振荡，缩短系统的收敛时间是必不可少的。

为了抑制电力系统中混沌振荡，通常包括两个方面：控制系统行为向期望的轨道运动和抑制系统混沌振荡的发生。目前许多先进的控制方法应用于电力系统的混沌振荡控制，如逆系统法、支持向量机法、自适应控制法、脉冲控制法、反馈控制法等。滑模控制自身具有响应快，暂态特性优良及对参数变化和外部扰动具有较好的鲁棒性等优点，被广泛运用于电力系统控制领域，但滑模控制的控制律具有不连续性，这就导致控制输出结果存在抖振的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力系统混沌振荡的无源性滑模控制方法，能够有效抑制电力系统的混沌振荡的情况。

本发明所采用的技术方案是，一种电力系统混沌振荡的无源性滑模控制方法，采用无源性控制和滑模控制相结合的控制策略；当系统状态处于滑动模态区，采用滑模变结构控制；当系统状态进入滑模切换区，就将滑模变结构控制切换至无源性控制。

本发明的特点还在于：

具体按照以下步骤实施：

步骤1、根据动力学方程建立互联双机电力系统的数学模型；

步骤2、将步骤1的数学模型进行简化，得到简化模型；

步骤3、将步骤2的简化数学模型转化为标准形式；

步骤4、设计无源性控制函数；

步骤5、设计滑模控制函数；

步骤6、基于步骤4、步骤5设计切换函数。

步骤1具体过程如下：

数学模型为：

式中，δ＝δ₁-δ₂为等值发电机1和等值发电机2的q轴电势的相对电角度，单位为rad；ω为对应的相对转角速度，单位为rad/s；H为系统的等值转动惯量，单位为kg·m²；P_s为系统发电机的电磁功率，单位为W；P_m为发电机的机械功率，单位为W；D为阻尼系数，单位为N·m·s/rad；P_e为系统中存在的扰动功率的幅值，单位为W；β为扰动功率的频率，单位为Hz。

步骤2具体过程如下：

将相对电角度δ作为控制目标，当互联双机电力系统处于混沌振荡状态时，通过加入无源性滑模控制器来抑制由于参数变化而产生的混沌振荡，对互联双机电力系统的数学模型进行简化，得到简化模型：