[发明专利]一种基于电磁转矩分析法的小干扰时滞稳定域构建方法

摘要

本发明通过计及由广域阻尼控制器引入的多时滞对于电磁转矩系数的影响，具体涉及一种基于电磁转矩分析法的小干扰时滞稳定域构建方法，本发明创造性地推导了多时滞系统的电磁转矩系数计算表达式，在广域阻尼控制器参数恒定的情况下，进一步得出了小干扰时滞稳定域的表达式；本发明结合工程实际，可适应于WAMS广泛应用背景下计及时滞的小干扰稳定性分析的需要。

主权项

一种基于电磁转矩分析法的小干扰时滞稳定域的构建方法，其特征在于，计及由广域阻尼控制器引入多时滞后对电磁转矩系数的修正，从而在广域阻尼控制器参数恒定的情况下，建立了小干扰时滞稳定域；具体包括：步骤1，考虑广域阻尼控制器传递函数形式为：G(p)=KWADCTWADC5p1+TWADC5p(1+TWADC1p1+TWADC2p)2---(1)]]>p为微分算子，KWADC为控制器放大倍数，TWADC5为复位环节时间常数，TWADC1，TWADC2为相位补偿环节时间常数；阻尼控制器反馈信号为等值双机的相对转速差的增量，输出反馈到不同控制元件；步骤2，基于等值双机系统电磁转矩计算方法，得到含多时滞的修正状态方程：pΔδ＝Δω  (2)MpΔω≈‑ΔPe＝‑(K1Δδ+K2ΔE'q+K71ΔXWADC,1+…+K7nΔXWADC,n)  (3)T′d0pΔE'q＝ΔEf‑(K4Δδ+K3ΔE'q+K81ΔXWADC,1+…+K8nΔXWADC,n)  (4)ΔEf＝GE(p)[‑(K5Δδ+K6ΔE'q+K91ΔXWADC,1+…+K9nΔXWADC,n)+ΔUPSS]  (5)ΔUPSS=GPSS(p)Δω12e-pτ0---(6)]]>ΔXWADC,1=GWADC,1(p)Δω12e-pτ1...ΔXWADC,n=GWADC,n(p)Δω12e-pτn---(7)]]>Δδ为发电机转子摇摆角增量，Δω是发电机转子角速度增量，M为发电机的惯性时间常数，ΔPe为发电机的电磁功率增量，ΔE'q为发电机的暂态电势增量，ΔXWADC,i为广域阻尼控制器的输出阻抗增量，T′d0发电机励磁绕组定子开路的时间常数，ΔEf是发电机励磁电势增量，GE(p)是励磁系统传递函数，ΔUPSS为PSS输出信号，GPSS(p)是PSS传递函数，GWADC,i(p)是广域阻尼控制器传递函数，Δω12为两发电机相对转速差增量，K1,K2,K3,K4,K5,K6为反映网络结构、元件参数、运行工况和负荷特征的系数矩阵，K7i,K8i,K9i是与K1,K4,K5相似的系数矩阵，与网络结构、参数，系统运行状态以及广域阻尼控制器安装位置有关；τ0,…τn为广域阻尼控制器的不同的时滞；步骤3，简化(4)‑(6)，得到ΔE'q可表示为：ΔEq′=(Td0′p+GE(p)K6+K3)-1[(-GE(p)K5-K4)Δδ+GE(p)Gp(p)Δω12e-pτ0+(-GE(p)X91-K81)ΔXWADC,1+...(-GE(p)X9n-K8n)ΔXWADC,n]---(8)]]>步骤4，考虑式(3)(7)(8)，电磁转矩增量可表示为：ΔTe≈KEΔδ  (9)ΔTe为电磁转矩增量，KE为包含有广域阻尼控制器的参数的影响，以及由其引入的不同的时滞的影响的系数矩阵；步骤5，同步转矩系数Ksyn和阻尼转矩系数Kdam可表示为：Ksyn＝Re(KE)‑Re(p)*Im(KE)/Im(p)  (10)Kdam＝Im(KE)*ω0/Im(p)  (11)其中，Re为取实部操作，Im为取虚部操作，ω0为同步转速；阻尼比(记为dr)可由同步转矩系数和阻尼转矩系数表示为：dr(τ0,τ1...τn,Kpss1,Kpss2,KWADC,1...KWADC,n,Tpss1,Tpss2,TWADC1,1...TWADC1,n,TWADC2,1...TWADC2,n)=12Kdamω0Ksyn|p=λ---(12)]]>其中，Kpssi为PSS增益，Tpssi为PSS超前滞后环节时间常数，KWADC为广域阻尼控制器放大倍数，TWADC1,i，TWADC2,i为广域阻尼控制器相位补偿环节时间常数，τ0,…τn为广域阻尼控制器的不同的时滞，λ为选定模式特征根；步骤6，根据步骤1‑5建立了阻尼比与电磁转矩系数之间的数学关系式，阻尼比为阻尼控制器参数和时滞的函数，考虑阻尼控制器参数恒定，则阻尼比为关于时滞的函数；为保持系统具有一定阻尼低频振荡的能力，阻尼比需要保持一定裕度，则小干扰时滞稳定域可建立如下：dr(τ0,τ1…τn)＞stability marg in  (13)。