项目公示材料-华南理工大学

拟推荐申报2015年广西自然科学奖项目公

示材料

项目名称：复杂电力、电机系统的非线性动力学行为及其控制研究

自治区科技成果登记号：201594012，200775061

拟推荐单位：广西教育厅

项目简介

电力、电机系统属强非线性、强耦合、动态的复杂系统，而大电网之间的互联是现代电力系统发展的必然趋势，它将使电网的发电和输电变得更经济，更高效。与此同时，电力、电机系统运行的稳定性受到前所未有的挑战。因此研究复杂电力与电机系统的非线性动力学行为及其控制具有极其重要的理论探索价值和应用前景。本项目主要研究内容及发现点如下:

（1）首次建立了三种噪声扰动下电力系统的随机动力学模型，并基于随机非线性动力学理论，在国际上第一次确定了电力系统随机响应与随机稳定性、随机分岔、随机混沌发生的临界参数条件，对电力系统噪声扰动下稳定运行具有实际意义；

（2）对电力传动系统中的DC-DC变换器的非线性动力学行为进行了深入系统研究，发现了周期区的电压转换效率明显高于混沌区的电压转换效率等一系列新的非线性动力学现象，对DC-DC变换器的优化设计提供了有重要应用价值的参考。

（3）研究了具有延迟反馈电流控制的电机系统的非线性动力学行为，首次发现变时滞反馈控制电流比常时滞反馈控制电流更能增大电机稳定运行区域的机理，大大拓宽了电机系统工作范围和利用率；

（4）对电力、电机系统的分岔、混沌控制与同步难题，采用动态面控制理论、有限时间稳定理论、LaSalle不变集定理等进行了系统分析，提出了多种新的控制方法，有效抑制了电机系统转矩和转速的间歇振荡，消除了由电机不稳定运行引发的电力系统低频振荡和电压崩溃故障。

（5）首次提出了一种基于负载局部择优重新分配的电网级联故障模型，其故障节点的负载根据邻居节点度的大小择优重新分配。同时研究电网发生级联故障时容忍参数及其鲁棒性之间的关系，对防止电网级联故障的扩展和崩溃具有实际意义；

（6）率先建立了Newman-Watts型小世界复杂电机网络模型，研究了所建模型拓扑概率P对复杂电机网络动力学行为的影响，基于Lyapunov稳定性方法，首次提出了电机网络出现混沌行为的临界参数值，对电机群控的可靠运行提供了基础理论。

本项目进一步丰富了非线性科学理论知识，拓宽了非线性动力学理论在实际中的应用，创新了非线性电力、电机系统的控制与同步方法，并对保证工业生产的稳定运行具有极其重要的理论价值和实际指导意义。

本项目有较高的学术价值，在国际国内著名期刊上共发表论文30篇，SCI

收录23篇。研究工作引起了国内外同行专家的广泛关注，产生了较大的社会影响，20篇主要论文被SCI正面他引共174次，单篇最高SCI他引40次，引文期刊包括IEEE Transactions on Industrial Electronics、IEEE Transactions on Smart Grid、IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B: Cybernetics, IEEE Transactions on Circuits and Systems-I：Regular Papers, IET Power Electronics, Europhysics Letters等国际著名期刊。

代表性论文：

1. D.Q. Wei, X.S. Luo, B.H. Wang ，J.Q. Fang, Robust adaptive dynamic surface control of chaos in permanent magnet synchronous motor. Physics Letter A, 2007, 363(1-2): 71-77.

2.D.Q. Wei, X.S. Luo, Noise-induced chaos in single-machine infinite-bus power system. Europhysics Letters,2009, 86(5): 50008.

3. D.Q. Wei, B. Zhang, D.Y. Qiu, X.S. Luo, Effects of current time-delayed feedback on the dynamics of a permanent-magnet synchronous motor. IEEE Transactions on Circuits and Systems-II: Express Briefs, 2010, 57(6): 456-460.

4. D.Q. Wei, X.S. Luo. Passivity-based adaptive control of chaotic oscillations in

power system. Chaos, Solitons & Fractals. 2007, 31(3): 665-671.

5.D.Q. Wei, X.S. Luo, Y.H. Qin,Controlling bifurcation in power system based on LaSalle invariant principle. Nonlinear Dynamics, 2011, 63(3): 323-329.

6. D.Q. Wei, X.S. Luo, B. Zhang, Analysis of cascading failure in complex power networks under the load local preferential redistribution rule. Physica A, 2012, 391 (8): 2771-277

7.

7 D.Q. Wei, B. Zhang, D.Y. Qiu, X.S. Luo, Effect of noise on erosion of safe basin in power system. Nonlinear Dynamics, 2010, 61 (3): 477-482.

8. D.Q. Wei, X.S. Luo, B. Zhang, Synchronization of brushless DC motors based on LaSalle invariance principle. Nonlinear Dynamics, 2012, 69(8): 1733-1738.

完成单位对项目的贡献

第一完成单位广西师范大学作为承担项目的依托单位，根据有关规定，对项目进行组织管理，在人力、财力、物力及时间等方面给予支持和保障，同时为本项研究提供必要的设备、图书资料等条件，从而使项目能顺利完成并取得丰硕的成果。

第二完成单位华南理工大学在研究方面为主要研究人员提供了时间及工作条件的支持，同时为本项研究提供必要的设备、图书资料等条件，在复杂电机混沌控制、复杂电机网络建模以及级联故障发生机理研究方面提供指导，对重要科学发现中第3、4和6项做出了创造性贡献。

完成人对项目的贡献