[发明专利]带有SVC的多机电力系统固定时间动态面高阶滑模控制器

说明书

本发明公开了带有SVC的多机电力系统固定时间动态面高阶滑模控制器，1)针对带有SVC的多机电力系统建模；2)采用模糊逻辑系统逼近系统模型中的未知函数；3)动态面控制器设计方法与积高阶滑模相结合，设计带有SVC的多机电力系统的自适应控制器；4)引入固定时间稳定控制，得到了独立于初始时间条件的收敛时间上界。本发明在多机电力系统参数不确定和外部扰动的基础上，考虑执行器失效故障情况，采用自适应容错控制方法，最终形成SVC与发电机励磁的固定时间动态面高阶滑模协调控制器，实现状态跟踪误差在固定时间内收敛为零，提高了系统的抗干扰能力、收敛速度和跟踪精度，并保证整个控制系统所有信号半全局一致最终有界。

技术领域

本发明涉及电力系统控制技术领域，特别涉及带有SVC的多机电力系统固定时间动态面高阶滑模控制器。

背景技术

现代电力系统具有大电网、大机组、远距离输电和高度自动控制等特点，这给电力系统的稳定运行带来了极大的挑战。发电机励磁控制在改善电力系统稳定运行方面起着重要作用。在实际的电网运行中，系统更加复杂，不能简单地等同于单机系统，需考虑多个发电机之间的相互作用。一台发电机出现故障可能影响其它发电机的运行状态，从而影响整个电力系统的稳定运行。因此，多机励磁控制器的设计成为研究重点。静止无功补偿器SVC控制也是提高电力系统暂态稳定性有效且经济的手段之一。通常情况下，发电机励磁控制器与SVC控制器是相互独立的两部分，控制器设计过程中一般并未考虑二者之间的交互影响。但是，励磁与SVC的不协调控制可能产生负面的作用，甚至可能导致电力系统失稳。因此，为了保证电力系统的可靠运行，励磁与SVC的协调控制器设计显得愈发重要。

目前，对于发电机励磁控制器的设计方法分为三大类：(1)线性设计方法；(2)非线性设计方法；(3)智能控制设计方法。线性设计方法主要有：常规PID控制方法、电力系统稳定器、线性最优励磁控制方法。线性设计方法尽管可以改善系统小干扰稳定问题，但无法实现对大干扰的有效抑制。非线性设计方法主要有反馈线性化方法、反演控制方法。反馈线性化控制方法对参数变化的敏感度较高；反演控制方法存在“微分爆炸”问题，使得控制更加复杂。智能控制设计方法主要有模糊控制方法、神经网络控制方法。智能控制方法不需依赖精确的数学模型就可处理高度非线性和不确定性的问题。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明提供一种带有SVC的多机电力系统固定时间动态面高阶滑模控制器，在多机电力系统参数不确定和外部扰动的基础上，考虑执行器失效故障情况，采用自适应容错控制方法，最终形成SVC与发电机励磁的固定时间动态面高阶滑模协调控制器，实现状态跟踪误差在固定时间内收敛为零，提高了系统的抗干扰能力、收敛速度和跟踪精度，并保证整个控制系统所有信号半全局一致最终有界。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

带有SVC的多机电力系统固定时间动态面高阶滑模控制器，所述控制器是基于以下步骤实现的：

1)针对带有SVC的多机电力系统建模；

2)采用模糊逻辑系统逼近系统模型中的未知函数；

3)将动态面控制器设计方法与高阶滑模相结合，设计带有SVC的多机电力系统的自适应控制器；并引入固定时间稳定控制，得到了独立于初始时间条件的收敛时间上界。

进一步地，步骤1)建模时，其中带有SVC的多机无穷大电力系统的数学模型如下：