[发明专利]一种电力系统区域间振荡抑制的广域阻尼控制器设计方法

权利要求书

1.一种电力系统区域间振荡抑制的广域阻尼控制器设计方法，它包括以下步骤：

（1）状态空间模型辨识和电力系统传递函数的辨识

状态空间模型辨识方法：

（a）从输入输出数据(u，y)形成输入块Hankel矩阵[Up Uf]和输出块Hankel矩阵[YpYf]；

计算过去的输入输出块汉克尔矩阵；

（b）计算未来输出沿未来输入到过去的倾斜投影；

（c）计算SVDC斜投影, 通过检查奇异值来确定顺序，并将SVDC分割得到U₁、S₁；

（d）确定扩展可观矩阵；

（f）确定状态序列的估计值；

（g）提取系统矩阵的估计值；

电力系统传递函数的辨识方法：

系统输出信号y(t)可以在系统扰动下获得；拟合y(t)得到输出的拟合函数；然后通过y(t)的拉普拉斯变换得到Y(s)；输入函数可以由拉普拉斯变换的输入函数得到：

其中：Y(s)为输出信号，U（S）为输入信号，G（S）为传递函数；

(2)模态分析和模态形状识别

为了设计自适应广域阻尼控制器转换器，需要从测量中导出线性化状态空间模型和临界区间振荡模式的相关信息；采用子空间系统辨识技术利用实测信号在线推导电力系统低频振荡参数，以确定是否采用WADC抑制区域间振荡；离散时间状态矩阵可以表示如下:

其中：η_i是离散时间系统的特征值，ψ是离散时间系统的特征向量矩阵，A_d为离散时间状态矩阵；

连续时间系统特征值λ_i可以由离散系统特征值η_i计算得到：

然后振荡模式参数可以计算为:ψ

其中：f_i是振荡频率，ζ_i是阻尼比，振荡模式形状矩阵Ф可以计算为模式可观测性矩阵；

(3)模型预测控制

模型预测控制(MPC)的目标是通过调整控制信号将系统输出保持在参考值；在每个采样时刻，模型预测控制器根据可用的测量值估计当前状态；如果测量了所有状态，状态估计仅考虑噪声对测量的影响；模型预测控制器优化是在有限的范围内进行的，并且是受约束的；通过求解优化问题，得到k时刻的最大功率控制动作：

其中：ω_i,j^∆u是在i步骤开始控制信号j的速率权重，ω_i,j^y是输出结果j的权重，r_j(i)是时间步长的设定点，i,k是电流步长的设定点，n_y是输出的数量，是控制信号j在时间步长的调整，k+i基于时间步长的测量，k,和n_u是控制信号的数量，u_j,min, u_j,min,分别是控制信号和控制信号变化的下限和上限；

(4)自带MPC的自适应WADC型模数转换器的设计

现在考虑加入WADCi来改善振荡模式i的阻尼；新系统传递函数有以下特征函数:

其中: H_WADCi (s) 为广域阻尼控制器的传递函数，G(s)为系统的传递函数，λ_i为系统的特征值，R_i为分子表达式，s为拉普拉斯算子。