LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT TỐI ƯU ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN PSS

Luận án đã nghiên cứu một cách hệ thống về PSS. Ứng dụng lý thuyết điều khiển tối ưu RH thiết kế PSS để nâng cao chất lượng ổn định HTĐ. Bộ điều khiển cho thấy làm việc bền vững với nhiễu so với các PSS thông thường. Luận án đã dùng chuẩn Hankel để giảm bậc mô hình bộ điều khiển, giúp cho việc thực hiện bộ điều khiển RH có tính khả thi trong thực tế.

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT TỐI ƢU RH ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG CỦA HỆ ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN PSS Chuyên ngành: Tự động hóa Mã số: 62.52.60.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Doãn Phƣớc PGS.TS Nguyễn Nhƣ Hiển Thái Nguyên – 2012 eBook for You Nguyễn Hiền Trung ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi dựa hƣớng dẫn tập thể nhà khoa học tài liệu tham khảo trích dẫn Kết nghiên cứu trung thực chƣa công bố cơng trình khác Thái Nguyên, ngày 13 tháng năm 2012 Nghiên cứu sinh eBook for You Nguyễn Hiền Trung iii LỜI CẢM ƠN Trong q trình làm luận án, tơi nhận đƣợc nhiều ý kiến đóng góp từ thầy giáo, giáo, anh chị bạn đồng nghiệp Tôi xin bày tỏ lịng biết ơn đến PGS.TS Nguyễn Dỗn Phƣớc PGS.TS Nguyễn Nhƣ Hiển dành tâm huyết hƣớng dẫn suốt thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo mơn Tự động hóa – Khoa điện – Trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp, đồng nghiệp môn Hệ thống điện – Khoa điện – Trƣờng Đại học Kỹ thuật cơng nghiệp gia đình có ý kiến đóng góp q báu tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Phòng quản lý đào tạo sau đại học – Trƣờng Đại Điện – Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, trung tâm nghiên cứu triển khai công nghệ cao trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Tác giả luận án Nguyễn Hiền Trung eBook for You học Kỹ thuật công nghiệp; chân thành cảm ơn môn Điều khiển tự động – Viện iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU vii x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết, ý nghĩa lý luận thực tiễn đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Những đóng góp luận án Cấu trúc luận án Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu cấu trúc hệ thống điện 1.2 Điều khiển hệ thống điện 1.2.1 Nhiệm vụ điều khiển HTĐ 1.2.2 Cấu trúc điều khiển HTĐ 10 1.3 Vấn đề dao động góc tải HTĐ 16 1.3.1 Định nghĩa góc tải (góc rotor) 16 1.3.2 Cân công suất HTĐ 18 1.3.3 Nguyên nhân gây dao động góc tải 18 1.4 Bộ ổn định HTĐ - PSS 21 1.5 Những vấn đề nghiên cứu PSS 22 1.5.1 Một số phƣơng pháp thiết kế PSS 22 1.5.2 Các cơng trình nghiên cứu PSS 25 1.6 Hƣớng nghiên cứu luận án 26 1.7 Kết luận chƣơng 27 eBook for You DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v Chƣơng MƠ HÌNH TỐN CỦA TRẠM PHÁT ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1 Mơ hình máy phát điện đồng 28 30 2.1.1 Phƣơng trình biểu diễn hệ trục toạ độ dq0 31 2.1.2 Phƣơng trình với mạch từ tuyến tính 34 2.2 Mơ hình kích từ điều chỉnh điện áp 36 2.3 Mơ hình turbine điều chỉnh tốc độ 39 2.3.1 Mơ hình turbine 39 2.3.2 Mơ hình điều tốc 41 2.4 Mơ hình hệ máy phát kết nối với HTĐ 42 2.4.1 Phƣơng trình ràng buộc điện áp hệ đơn vị tƣơng đối 2.4.2 Mô hình multi–time–scale hệ máy phát kết nối với HTĐ (mơ hình bậc 8) 43 Mơ hình bỏ qua q độ stator hệ máy phát kết nối với HTĐ (mơ hình bậc 6) 45 2.4.4 Mơ hình two-axis hệ máy phát kết nối với HTĐ (mơ hình bậc 4) 47 2.4.5 Mơ hình flux–decay hệ máy phát kết nối với HTĐ (bậc 3) 48 2.4.6 Mô men damping 50 Kết luận chƣơng 51 2.5 Chƣơng PHÂN TÍCH BỘ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN PSS 52 3.1 Xây dựng mơ hình tín hiệu nhỏ hệ máy phát kết nối với HTĐ 52 3.2 Phân tích ảnh hƣởng PSS ổn định tín hiệu nhỏ 58 3.3 Phân tích cấu trúc PSS 63 3.3.1 PSS đầu vào đơn – PSS1A 63 3.3.2 PSS đầu vào kép 64 3.4 Phân tích thành phần PSS2A/2B 68 3.4.1 Tín hiệu tốc độ 68 3.4.2 Tín hiệu cơng suất điện 69 3.4.3 Tín hiệu cơng suất 69 3.4.4 Bù pha lựa chọn tín hiệu ổn định 70 3.4.5 Khâu giới hạn điện áp đầu cực 70 3.5 Đánh giá hiệu PSS ổn định góc tải 71 eBook for You 2.4.3 42 vi 3.5.1 Trƣờng hợp không sử dụng PSS có sử dụng PSS 71 3.5.2 Trƣờng hợp sử dụng PSS1A PSS2A 72 3.6 Kết luận chƣơng 74 Chƣơng ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN TỐI ƢU RH ĐỂ THIẾT KẾ PSS TỐI ƢU CẤU TRÚC 4.1 Chuyển tốn điều khiển ổn định tín hiệu nhỏ thành toán điều khiển bền vững RH 4.2 75 Thiết kế điều khiển bền vững RH 75 80 4.2.1 Khái niệm lý thuyết điều khiển tối ƣu RH 80 4.2.2 Các bƣớc thực toán điều khiển tối ƣu RH 81 4.2.3 Thiết kế PSS tối ƣu RH 85 91 4.3.1 Mô Matlab 91 4.3.2 Mô theo thời gian thực 93 4.4 Kết luận chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 99 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC 106 eBook for You Mô điều khiển 4.3 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Các vector biến trạng thái y Vector đầu hệ thống u Vector đầu vào hệ thống nn Ma trận có phần tử có kích thƣớc n  n In Ma trận đơn vị có kích thƣớc n a, b, c Cuộn dây stator pha fd Cuộn dây kích từ kd Cuộn cản theo trục d, (k=1,2) kq Cuộn cản theo trục q, (k=1,2) va, vb, vc Điện áp pha tức thời stator ia, ib, ic Dòng điện tức thời stator pha a, b, c ifd, ikd, ikq Các dịng điện mạch kích từ, cuộn cản dọc trục ngang trục rfd, rkd, rkq Các điện trở mạch rotor, cuộn cản laa, lbb, lcc Tự cảm cuộn dây stator lab, lbc, lca Hỗ cảm cuộn dây stator lafd, lakd, lakq Hỗ cảm cuộn dây rotor stator lffd, lkkd, lkkq Tự cảm mạch rotor Rs Điện trở pha phần ứng (stator) s Tốn tử laplace = d/dt δ Góc rotor (góc tải) máy phát (rad) eBook for You x viii Góc xác định trục pha a trục d (rad) vs Góc pha đầu điện áp hệ thống ω Tốc độ góc máy phát (rad/s) ω0 Tốc độ đồng (rad/s) Pm Công suất (p.u) TM Mô men (p.u) Pe Công suất điện (p.u) Te Mô men điện (p.u) Qe Công suất phản kháng (p.u) TD Mô men dammping – mô men dập (damping torque) TS Mô men đồng (synchronizing torque) KD Hệ số mô men damping KS Hệ số mô men đồng H Hằng số quán tính máy phát (s) d Từ thông stator dọc trục q Từ thông stator ngang trục Efd Điện áp kích từ Vt Điện áp đầu cực máy phát (p.u) Vd Điện áp stator dọc trục Vq Điện áp stator ngang trục Id Dòng điện stator dọc trục Iq Dòng điện stator ngang trục eBook for You θ ix E’d Điện áp độ dọc trục E’q Điện áp độ ngang trục kd Từ thơng móc vịng cuộn cản dọc trục kq Từ thơng móc vịng cuộn cản ngang trục Xd; X’d; X’’d Điện kháng đồng bộ, độ siêu độ dọc trục máy phát Xq; X’q; X’’q Điện kháng đồng bộ, độ siêu độ ngang trục máy phát Điện kháng khe hở (stator leakage inductance) T’d0; T’’d0 Hằng số thời gian độ siêu dộ dọc trục (s) T’q0; T’’q0 Hằng số thời gian độ siêu dộ ngang trục (s) eBook for You Xls x DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Biểu diễn Ghi tiếng anh PSS Bộ ổn định HTĐ Power System Stabilizer AVR Tự động điều chỉnh điện áp Automatic Voltage Regulator LMI Bất đẳng thức ma trận tuyến tính Linear Matrix Inequalities LFO Dao động tần số thấp Low Frequency Oscillation LFC Điều khiển tần số–tải AGC Load–frequency Control Automatic Generation HTKT Hệ thống kích từ Excitation Systems CSTD Cơng suất tác dụng Active Power CSPK Công suất phản kháng Reactive Power FACTS Hệ thống truyền tải điện xoay chiều Flexible AC Transmission linh hoạt Systems Truyền tải điện chiều cao áp High Voltage Direct HVDC Current SVC Thiết bị bù công suất phản kháng Static Var Compensator tĩnh HTĐ Hệ thống điện Power System MBA Máy biến áp Transformer AC Xoay chiều DC Một chiều p.u Đơn vị tƣơng đối Per unit eBook for You Control 103 [26] Hosseinzadeh N and Kalam A (1999), “A direct adaptive fuzzy power system stabilizer”, IEEE Transactions on Energy Conversion, 14(4), pp 1564–1571 [27] IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies, IEEE Standard 421.5–2005 [28] Jayapal R, Mendiratta J K (2009), “Design & Simulation of Robust H Control Based Power System Stabilizer for SMIB models”, IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Security, 9(11) [29] Krause P C (1996), Analysis of Electric Machinery, McGraw–Hill, New York [30] Kundur P (1994), Power System Stability and Control, McGraw–Hill Book [31] Kundur P., Paserba J and et al (2004), “Definition and classification of power system stability”, IEEE transactions on power system, 19(2), pp 1387–1401 system, vol PAS–100, pp 3017–3046 [33] Macchowski Jan, Bialek Jannusz W., Bumby Janmes R (2008), “Power System Dynamics: stability and control”, Chichester: John Wiley & Sons, Ltd [34] Macciejowski J M (1989), Multivariable Feedback Design, Cambridge, MA, Addison–Wesley [35] Matlab 7.10.0 (R2010a), Robust Control Toolbox: Model Order Reduction [36] Mendiratta J K., Jayapal R (2009), “Design & Simulation of Robust H∞ Control Based Power System Stabilizer for SMIB models”, IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Security, 9(11) [37] Mendiratta J K., Jayapal R (2010), “H∞ Loop Shaping Based Robust Power System Stabilizer for Three Machine Power System”, International Journal of Computer Applications, 1(7) [38] Mohammed S R., Abu Hatab (2009), Model Order Reduction Using LMI, the Islamic University of Gaza [39] Mrinal K Pa, Lecture Notes on Power System Stability [40] Nadarajah Mithulananthan, Claudio A Canizares, John Reeve and Graham J Rogers (2003), “Comparison of PSS, SVC, and STATCOM Controllers for eBook for You [32] Larsen E V and Swann D A (1981), “Applying power system stabilizers, part I; general concepts, part II; performance objectives and turning concepts, part III; practical considerations”, IEEE Trans on power apparatus and 104 Damping Power System Oscillations”, IEEE Transactions on Power Systems, vol 18, pp 786 – 792 [41] Pal B and Chaudhuri B (2005), Robust Control in Power Systems, Boston, MA: Springer Science Business Media, Inc [42] Prasertwong K., Mithulananthan N and Thakur D., Understanding low frequency oscillation in power systems [43] Richard C Schaefer and Michael J Basler (2004), “Why Use Power System Stabilizers”, Western Protective Relay Conference Spokane, Washington October 19–21 [44] Rios M., Hadjsaid N., Feuillet R and Torres A (1999), “Power system Stability Robustness Evaluation by  Analysis”, IEEE Trans Power Systems, 14(2), pp 648–653 [46] Sauer Peter W and Pai M A (1998), Power System Dynamics and Stability, Pretice Hall [47] Skogestad S and Postlethwaite I (2001), Multivariable Feedback Control, John Wiley and Sons, UK [48] Son K M and Park J K (2000), “On the robust LQG control of TCSC for damping power system oscillations”, IEEE Trans Power Systems, 5(1), pp 1306–1312 [49] Taranto G N., Chow J H and Othman H A (1993), “Robust redesign of power system damping controllers”, Proc 32nd IEEE Conf Decis Contr., San Antonio, TX, pp 2347–2352 [50] Tsai Hung–Chi, Chu Chia–Chi, Chou Yung–Shan (2004), “Robust power system stabilizer design for an industrial power system in Taiwan using linear matrix inequality techniques”, Power Engineering Society General Meeting, IEEE [51] Tsai M C., Geddes E J M and Postlethwaite I (1992), “Pole–zero cancel– lations and closed–loop properties of RH mixed sensitivity design problem”, Automatica, vol 28, pp 519–530 [52] Yao–nan Yu (1983), Electric Power System Dynamics, Academic Press, Inc [53] Zhang P and Coonick A H (2000), “Coordinated synthesis of PSS parameters in multi–machine power systems using the method of inequalities eBook for You [45] Rogers G (2000), Power System Oscillations, Kluwer, Norwell, MA 105 applied to genetic algorithms”, IEEE Transactions on Power systems, 15(2), pp 811–816 [54] Zhang Y., Chen G P., Malik O P and Hope G S (1993), “An artificial neural network based adaptive power system stabilizer”, IEEE Transactions Energy Conversion, 8(1), pp 71–77 eBook for You [55] Zhou K., Doyle J C and Glover K (1996), Robust and Optimal Control, Prentice Hall 106 PHỤ LỤC I CÁC SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG y y1 To Workspace Scope Mux Mux Scope5 |Vt| Vio vqe exciter Pgen Scope3 vde delta Pmecho Tmecho Sum Ef' |Vt|1 |Igen| Vt Ground1 exciter1 10 Vio Pgen1 vqe1 Qgen 12 vde1 puslip Tem Model Vref Vref Vref*1 Vsupp delta1 Pmecho 14 Tmecho1 Sum1 Tem1 Model1 Scope1 Out1 In1 dw1 Scope6 Goto6 CPSS Switch -K- Ground Gain PSS_sw Pgen1 -K- Goto7 Scope11 Step3 dw Pgen Scope4 Scope12 Goto3 teta1 teta Product Scope9 Goto2 Gain1 Goto1 Goto Step2 dw1 w1 dw From6 Pgen1 w From4 Sine Wave To Workspace5 dw From7 From3 To Workspace4 w To Workspace3 Pgen From5 Scope13 teta1 Pgen From2 Scope8 teta From1 To Workspace1 teta From Scope7 Hình PLI.1 4.27Sơ đồ mô Matlab (CPSS không PSS) Scope10 |Igen|1 11 Qgen1 13 puslip1 eBook for You Ef' Vsupp Vt Scope2 Mux Vref Vref Vref* To Workspace2 Mux1 107 y1 Initialize and plot y Mux To Workspace Vref Vref Vref Ef' |Vt|1 Vt |Vt| Vt Vio Pgen delta 14 Tmecho1 puslip Sum1 -KScope2 11 Qgen1 13 puslip1 Tem1 tmodel1 Scope3 Gain w Out1 In1 teta Out_pss Pe Pe PSSS2A PSS1A Switch1 Goto From1 dw Ground1 Ground |Igen|1 Tem tmodel Switch 12 delta1 Pmecho Sum vde1 Qgen Pmecho Tmecho 10 Pgen1 vde Vio vqe1 exciter1 |Igen| vqe exciter Ef' Vref*1 Vsupp Vsupp To Workspace1 Mux1 Mux Scope1 eBook for You Vref* Mux Scope m4 Vref Chay file set1.m Sau chay file PSS_2B.m cuoi cung chay file s4_pss2b.mdl -K- Goto4 Scope4 PSS_sw dw1 PSS_sw1 Goto5 Gain1 teta1 Goto1 Pgen Step3 Scope7 Pgen1 Goto2 Scope8 Goto3 Scope5 Product Step2 w1 dw1 Sine Wave dw From7 To Workspace5 dw Pgen1 w From4 To Workspace4 Pgen w From6 From8 Scope11 teta1 Pgen From2 To Workspace3 From5 Scope9 teta From3 To Workspace2 teta From Scope6 Hình PLI.2 4.28Sơ đồ mô Matlab (PSS1A PSS2A) Scope10 108 sTw T1.s+1 T3.s+1 Tw.s+1 T2.s+1 T4.s+1 Wash- Out Lead-lag #1 Lead-lag #2 Kpss dw Sensor Overall Gain Vpss Limiter w Tw1_2.s Tw1_2.s Tw1_2.s+1 Tw1_2.s+1 T6_2.s+1 Transfer Fcn7 Transfer Fcn6 Transfer Fcn1 In1 Out1 ramp tracking filter -K- Gain Pe  Tw3_2.s Tw4_2.s Tw3_2.s+1 Tw4_2.s+1 T7_2.s+1 Transfer Fcn2 Transfer Fcn9 Transfer Fcn3 -KGain3 Hình PLI.4 4.30 Sơ đồ khối PSS2A Gain2 T1_2.s+1 T3_2.s+1 T2_2.s+1 -K- Scope2 eBook for You Hình PLI.3 4.29Sơ đồ khối CPSS (PSS1A) T4_2.s+1 Transfer Fcn4 Transfer Fcn5 Saturation Out_pss 109 K4 K4 Step3 delta delta2 K1 Product Step2 Constant1 Constant K1 Goto1 Sine Wave detal_Vref In1 Out1 s -K- K3 K2 den(s) 1/2H Integrator -K- s wb wb rad2deg1 Integrator1 Gain Transfer Fcn -T- excited1 Goto2 K6 -KGain1 Scope2 delta_Pe Dw Scope1 delta22 Goto3 detal_Vt Scope eBook for You -TGoto Scope20 K5 Gain2 Hinfi -TGoto4 CPSS NO_PSS Scope33 delta_Upss delta_w CONTROLLER -T- delta_w From -T- -T- From1 Scope2 -TFrom2 From4 From7 dPe Scope3 delta2 From5 dw To Workspace1 From9 delta12 delta1 Scope1 delta10 From14 From6 -T- To Workspace -T- delta From3 delta11 From12 Scope5 -T- From8 From10 Scope4 delta22 From13 From11 delta Vt delta1 To Workspace2 To Workspace4 To Workspace3 Hình PLI.5 4.31 Sơ đồ mô Matlab máy phát điện đồng nối lƣới 110 II THÔNG SỐ CỦA CÁC MÔ HÌNH VÀ THUẬT TỐN % parameters of synchronous generator set1 Perunit = % parameters given in per unit of machine base Frated = 50; Poles = 4; Pfrated= 0.9; Vrated =24e3; Prated=828315e3; rs = 0.0048; xd = 1.790; xq = 1.660; xls = 0.215; xpd = 0.355; xpq = 0.570; xppd = 0.275; xppq = 0.275; Tpdo = 7.9; Tpqo = 0.410; Tppdo = 0.032; Tppqo = 0.055; H = 3.77; Domega = 2;%nonzero to account for damper winding not reprsented KA = 200; TA =.06; VRmax = 1; VRmin = -1; TE = 0.052; KE = -0.0465; TF = 1.0; KF = 0.0832; AEx = 0.0012; BEx = 1.264; % parameter of PSS block Ks = 120; Tw = 1.4; T1 = 0.02; T2 = 0.03; T3 = 0.024; T4 = 0.24; pss_limit = 0.1; % parameter of line network re = 0.027; %for real part of ac thevenin's source impedance xe = 0.1; %for imag part of ac thevenin's source impedance Vi = 1.0 + 0*j; %for phasor voltage at infinite bus Si = 0.8 + 0.6*j; % for delivered complex power(lagging Q>0) % ************* END OF INPUT BLOCK *************** eBook for You set1.m % Calculate base quantities we = 2*pi*Frated; wb = we; wbm=wb*(2/Poles); Sbase = Prated/Pfrated; % Use peak values of phase quantites for voltage and current Vbase = Vrated*sqrt(2/3); Ibase = sqrt(2)*(Sbase/(sqrt(3)*Vrated)); Zbase = Vbase/Ibase; Ie = conj(Si/Vi); Eqe = Vi + ((rs+re) + (xq+xe)*j)*Ie; Vte = Vi + (re + xe*j)*Ie deltat = angle(Vte); delta = angle(Eqe); Eqo = abs(Eqe); I = (conj(Eqe)/Eqo)*Ie; % I = Ie*(cos(delta)-sin(delta)*j); Iqo = real(I); Ido = -imag(I); Vio = abs(Vi); Vto =(conj(Eqe)/Eqo)*Vte;%Vto= Vt*(cos(delta)-sin(delta)*j); Vqo = real(Vto); Vdo = -imag(Vto); Sto = Vto*conj(I) Eqpo = Vqo + xpd*Ido + rs*Iqo; Edpo = Vdo - xpq*Iqo + rs*Ido Efo = Eqo + (xd-xq)*Ido; delio = delta Pmecho = real(Sto); % initialize excitation variables VR = KE*Efo; Vs = Efo*KF/TF; Vref =abs(Vto) Dz = (re+rs)*(re+rs) + (xe + xq)*(xe + xpd); set2.m % parameters of synchronous generator set2 Perunit = % parameters given in per unit of machine base Frated = 50; Poles = 4; Pfrated= 0.9; Vrated =18e3; Prated=828315e3; rs = 0.0048; xd = 1.790; xq = 1.660; xls = 0.215; xpd = 0.355; xpq = 0.570; xppd = 0.275; xppq = 0.275; eBook for You 111 Tpdo = 7.9; Tpqo = 0.410; Tppdo = 0.032; Tppqo = 0.055; H = 3.77; Domega = 2;%nonzero to account for damper winding not reprsented KA = 50; % KA = 200; high gain value for case TA =.06; VRmax = 1; VRmin = -1; TE = 0.052; KE = -0.0465; TF = 1.0; KF = 0.0832; AEx = 0.0012; BEx = 1.264; % parameter of PSS block Ks = 120; Tw = 1.; T1 = 0.024; T2 = 0.002; T3 = 0.024; T4 = 0.24; pss_limit = 0.1; % parameter of line network re = 0.027; %for real part of ac thevenin's source impedance xe = 0.1; %for imag part of ac thevenin's source impedance Vi = 1.0 + 0*j; %for phasor voltage at infinite bus Si = 0.8 + 0.6*j; % for delivered complex power(lagging Q>0) % ************* END OF INPUT BLOCK *************** % Calculate base quantities we = 2*pi*Frated; wb = we; wbm=wb*(2/Poles); Sbase = Prated/Pfrated; % Use peak values of phase quantites for voltage and current Vbase = Vrated*sqrt(2/3); Ibase = sqrt(2)*(Sbase/(sqrt(3)*Vrated)); Zbase = Vbase/Ibase; Ie = conj(Si/Vi); Eqe = Vi + ((rs+re) + (xq+xe)*j)*Ie; Vte = Vi + (re + xe*j)*Ie deltat = angle(Vte); delta = angle(Eqe); Eqo = abs(Eqe); I = (conj(Eqe)/Eqo)*Ie; % I = Ie*(cos(delta) - sin(delta)*j); Iqo = real(I); eBook for You 112 113 Ido = -imag(I); Vio = abs(Vi); Vto = (conj(Eqe)/Eqo)*Vte;% Vto = Vt*(cos(delta)sin(delta)*j); Vqo = real(Vto); Vdo = -imag(Vto); Sto = Vto*conj(I) Eqpo = Vqo + xpd*Ido + rs*Iqo; Edpo = Vdo - xpq*Iqo + rs*Ido Efo = Eqo + (xd-xq)*Ido; delio = delta Pmecho = real(Sto); % initialize excitation variables VR = KE*Efo; Vs = Efo*KF/TF; Vref =abs(Vto) Dz = (re+rs)*(re+rs) + (xe + xq)*(xe + xpd); T1_2=0.12; T2_2=0.035; T3_2=0.1; T4_2=0.2; T6_2=0; T7_2=2*3.77; T8_2=0.5; T9_2=0.1; Tw1_2=10; Tw2_2=10; Tw3_2=10; Tw4_2=0; Ks1=100; Ks2=0.99; Ks3=1; parameter.m clear all clc % ************* END OF INPUT BLOCK *************** % parameters of synchronous generator set Perunit = 1; % parameters given in per unit of machine base Frated = 50; Poles = 4; Pfrated= 0.9; Vrated =18e3; Prated=828315e3; rs = 0; xd = 1.790; xq = 1.660; xls = 0.215; eBook for You setpss2a.m xpd = 0.355; xpq = 0.570; xppd = 0.275; xppq = 0.275; Tpdo = 7.9; Tpqo = 0.410; Tppdo = 0.032; Tppqo = 0.055; H = 3.77; Domega = 2;%nonzero to account for damper winding not reprsented KA = 50; % KA = 200; high gain value for case TA =.06; VRmax = 1; VRmin = -1; TE = 0.052; KE = -0.0465; TF = 1.0; KF = 0.0832; AEx = 0.0012; BEx = 1.264; % Calculate base quantities we = 2*pi*Frated; wb = we; wbm=wb*(2/Poles); Sbase = Prated/Pfrated; % Use peak values of phase quantites for voltage and current Vbase = Vrated*sqrt(2/3); Ibase = sqrt(2)*(Sbase/(sqrt(3)*Vrated)); Zbase = Vbase/Ibase; re = 0; %for real part of ac thevenin's source impedance xe = 0.1; %for imag part of ac thevenin's source impedance Vi = 1.0 + 0*j; %for phasor voltage at infinite bus Si = 0.8 + 0.6*j; % for delivered complex power(lagging Q>0) Ie = conj(Si/Vi); Eqe = Vi + ((rs+re) + (xq+xe)*j)*Ie; Vte = Vi + (re + xe*j)*Ie; deltat = angle(Vte); delta = angle(Eqe); Eqo = abs(Eqe); I = (conj(Eqe)/Eqo)*Ie; % I = Ie*(cos(delta)-sin(delta)*j); Iqo = real(I); Ido = -imag(I); Vio = abs(Vi); Vto = (conj(Eqe)/Eqo)*Vte; % Vto = Vt*(cos(delta) sin(delta)*j); Vqo = real(Vto); Vdo = -imag(Vto); mag_Vto =sqrt(Vqo*Vqo+Vdo*Vdo); eBook for You 114 Sto = Vto*conj(I); Eqpo = Vqo + xpd*Ido + rs*Iqo; Edpo = Vdo - xpq*Iqo + rs*Ido; Efo = Eqo + (xd-xq)*Ido; delio = delta; Pmecho = real(Sto);% initialize excitation variables VR = KE*Efo; Vs = Efo*KF/TF; Vref =abs(Vto); Dz = (re+rs)*(re+rs) + (xe + xq)*(xe + xpd); % compute nonlinear gains in transfer functions Vq_ratio = Vqo/mag_Vto; Vd_ratio = Vdo/mag_Vto; co = cos(delta); si = sin(delta); K1 = (Eqo*Vio/Dz)*(re*si + (xe+xpd)*co) + (Iqo*Vio/Dz)*((xqxpd)*(xe+xq)*si - re*(xe-xpd)*co); K2 = re*Eqo/Dz + Iqo*( + (xq-xpd)*(xe+xq)/Dz ); K3 = 1/(1 + (xd-xpd)*(xe+xq)/Dz); K4 = (Vio*(xd-xpd)/Dz)*((xe+xq)*si - re*co); K5 = (Vio*Vq_ratio*xpd/Dz)*( re*co (xe+xq)*si)+(Vio*Vd_ratio*xq/Dz)*( re*si + (xe+xpd)*co); %K51=xq*Vd_ratio*Vio*co/(xe+xq)-xpd*Vio*Vq_ratio*si/(xe+xpd); K6 = Vq_ratio*(1 - xpd*(xe+xq)/Dz) + Vd_ratio*xq*re/Dz; ham_truyen.m clc Tdo_p=Tpdo; M=2*H; Ka=KA; Ta=TA; D=Domega; %khai bao ma tran a a1=[0 2*3.1416*50 0;-K1/M -D/M -K2/M 0;-K4/Tdo_p 1/(Tdo_p*K3) 1/Tdo_p;-Ka*K5/Ta -Ka*K6/Ta -1/Ta]; b1=[0;0;0;-Ka/Ta]; c1=[0;1/M;0;0]; e1=[0 0]; d1=[1 0 0]; s =tf('s'); %ma tran giua dau y voi dau vao u S22=e1*inv(s*eye(4,4)-a1)*b1; %ma tran giua dau y voi dau vao p(bien nhieu) S21=e1*inv(s*eye(4,4)-a1)*c1; %ma tran giua dau z voi dau vao u S12=d1*inv(s*eye(4,4)-a1)*b1; %ma tran giua dau z voi dau vao p S11=d1*inv(s*eye(4,4)-a1)*c1; %diem khong cua U=S12*S21 p_zero=zero(S12*S21); eBook for You 115 116 %diem cuc cua U p_pole=pole(S12*S21); %nghiem Q* duoc xac dinh (S11(s=0)=0.6742) Q_dot=(S11-0.6724)/(S12*S21); %Q_dot=S11/(S12*S21); %dinh ly 4.10 espp=0.1; Q_dot_e=Q_dot/((espp*s+1)^5); %bai toan can toi uu %Q_dot_e=Q_dot/((espp*s+1)^3); %bai toan can toi uu %luat dieu chinh R duoc xac dinh %R=Q_dot/(1-Q_dot*S22); R=Q_dot_e/(1-Q_dot_e*S22); num_R,den_R]=tfdata(R,'v'); R1=tf(num_R,den_R); clc %ve thi bode ham truyen goc bode(R); grid on; hsv_add = hankelsv(R); bar(hsv_add) title('Hankel Singular Values of the Model (R)'); xlabel('Number of States') ylabel('Singular Values (\sigma_i)') line([6.5 6.5],[0 15],'Color','r','linestyle','-','linewidth',1) text(4, 16,'6 dominant states.') % Compute 6th-order reduced model (reduce uses balancmr method by default) [Rr_add,info_add] = reduce(R,6); % Now compare the original model R to the reduced model Rr_add bode(R,'b',Rr_add,'r'), grid on title('Comparing Original (R) to the Reduced model Rr\_add)') legend('R - 28-state original ','Rr\_add - 6-state reduced','location','northeast') % using the ‘mult’ option of hankelsv hsv_mult = hankelsv(R,'mult'); bar(hsv_mult) title('Multiplicative-Error Singular Values of the Model (R)'); xlabel('Number of States') ylabel('Singular Values (\sigma_i)') % Use bstmr algorithm option for model reduction [Rr_mult,info_mult] = reduce(R,6,'algorithm','bst'); %now compare the original model R to the reduced model Rr_mult bode(R,Rr_add,Rr_mult,{1e-2,1e4}), grid on title('Comparing Original (R) to the Reduced models (Rr\_add and Rr\_mult)') eBook for You giambac.m 117 eBook for You legend('R - 28-state original ','Rr\_add (balancmr)','Rr\_mult (bstmr)','location','northeast') step(R,Rr_add,Rr_mult,15) %step response until 15 seconds grid on legend('R: 28-state original ','Rr\_add: 6-state (balancmr)','Rr\_mult: 6-state (bstmr)') [a,b,c,d]=ssdata(Rr_mult); [num_Rmul,den_Rmul]=ss2tf(a,b,c,d); sys_Rmul=tf(num_Rmul,den_Rmul) ... dụng PSS có sử dụng PSS 71 3.5.2 Trƣờng hợp sử dụng PSS1 A PSS2 A 72 3.6 Kết luận chƣơng 74 Chƣơng ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN TỐI ƢU RH ĐỂ THIẾT KẾ PSS TỐI ƢU CẤU TRÚC 4.1 Chuyển toán điều khiển ổn định. .. việc định mức cho hệ thống mà đảm bảo đƣợc việc loại bỏ tác động ngoại sinh bên Vì vậy, luận án đề xuất xây dựng cấu trúc điều khiển sở lý thuyết tối ƣu RH để nâng cao chất lƣợng điều khiển ổn định. .. kiến Kỹ sƣ vận hành nhà máy nhiệt điện Phả Lại, thủy điện Sơn La nhà sản xuất thiết bị PSS hãng ABB Những đóng góp luận án – Luận án nghiên cứu cách hệ thống PSS Ứng dụng lý thuyết điều khiển tối