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A robust adaptive voltage and speed regulator for multimachjne power systems

机译：适用于多机电源系统的强大的自适应电压和速度调节器

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Cet article propose une approche multivariable au problème de la régulation de tension et à celui de la stabilité transitoire des réseaux électriques de fortes puissances. Ces derniers sont non linéaires, de grandes tailles et constitués de générateurs fortement couplés ayant une large plage de fonctionnement. On propose des compensateurs non linéaires adaptatifs et décentralisés qui actualisent leurs paramètres afin de compenser les variations du point de fonctionnement du réseau. La méthode de conception se base sur un nouveau modèle de réseaux électriques récemment proposé par les auteurs. La principale caractéristique de ce modèle est que les interactions entre générateurs sont représentées par des paramètres variants dans le temps. Ces derniers ont une composante constante qui dépend des puissances active et réactive fournies par les générateurs et une composante effectivement variante dans le temps qui modélise les interactions entre générateurs. Ces interactions sont traitées comme des perturbations. Ce nouveau modèle permet de formuler un schéma de conception qui consiste à appliquer la linéarisation entrée sortie par retour d'état et à stabiliser ensuite le système partiellement linéaire par une commande linéaire. Les gains de cette dernière sont déduits de la résolution d'une équation de Riccati et atténuent de façon significative l'effet des perturbations. La loi d'adaptation, dérivée d'une étude de stabilité basée sur la méthode de Lyapunov, assure que les paramètres du compensateur sont bornés et que signaux de chaque générateur convergent asymptotiquement vers leurs valeurs d'équilibre.%In this paper, the transient stability and voltage regulation of multimachine power systems are simultaneously addressed in a multivariable and nonlinear framework. Power systems are nonlinear, large-scale and made of highly coupled generators having a wide range of operating points. Decentralized nonlinear adaptive controllers which continuously update their parameters to compensate for changes in operating points are proposed. The design method is based on a new power system model recently introduced by the authors. The main characteristic of the new model is that interactions between generators and changes in operating conditions are represented by time-varying parameters. The parameters have fixed parts, which depend on the steady-state active and reactive power delivered by each generator, and time-varying parts modelling the interactions between generators, which are treated as disturbances. More importantly, the new model permits the formulation of a control design scheme, which consists of applying the input-output linearization method and stabilizing the resulting partially linear system by a linear control law. The fixed linear gains are computed from an algebraic Riccati equation and considerably attenuate the disturbance effects. An adaptive law derived from the Lyapunov stability method ensures that the controller parameters are bounded and that the generator signals converge asymptotically to steady-state values. The robustness of the controller is used to compensate for the disturbances, while its adaptive nature is used to compensate for load variations that induce operating-point variations. A four-machine power system is used to assess the effectiveness of the multivariable regulator. Simulation results show that good performance in closed loop is achieved.
机译：本文针对电压调节问题和大功率电网的暂态稳定性提出了一种多变量方法。它们是非线性的，大尺寸的，并且由具有宽工作范围的强耦合发电机组成。我们提供自适应和分散式非线性补偿器，可更新其参数，以补偿网络工作点的变化。设计方法基于作者最近提出的新的电网模型。该模型的主要特征是，发电机之间的相互作用由随时间变化的参数表示。后者具有取决于发电机提供的有功功率和无功功率的恒定分量，以及随时间变化的有效变化分量，该分量可以模拟发电机之间的相互作用。这些相互作用被视为干扰。这个新模型可以制定一个设计图，其中包括通过返回状态应用线性化输入输出，然后通过线性命令来稳定部分线性系统。后者的增益由Riccati方程的分辨率推导得出，并显着减弱了干扰的影响。从基于Lyapunov方法的稳定性研究得出的自适应定律可确保补偿器的参数有界，并且每个发电机的信号都渐近收敛于其平衡值。％多机非线性系统同时解决了多机电源系统的稳定性和电压调节问题。电力系统是非线性的，大规模的，由具有广泛工作点的高度耦合的发电机组成。提出了分散非线性自适应控制器，该控制器不断更新其参数以补偿工作点的变化。设计方法基于作者最近推出的新的电源系统模型。新模型的主要特征是发电机之间的相互作用和工况变化由时变参数表示。参数具有固定部分，该部分取决于每个发电机传递的稳态有功功率和无功功率，而时变部分则模拟了发电机之间的相互作用（被视为干扰）。更重要的是，新模型允许制定控制设计方案，其中包括应用输入-输出线性化方法并通过线性控制定律稳定所得的部分线性系统。固定的线性增益是根据代数Riccati方程计算得出的，可显着减弱干扰效应。从Lyapunov稳定性方法得出的自适应定律可确保控制器参数有界，并且发生器信号可渐近收敛至稳态值。控制器的鲁棒性用于补偿干扰，而其自适应特性则用于补偿引起工作点变化的负载变化。四机电源系统用于评估多变量调节器的有效性。仿真结果表明，闭环性能良好。

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