电能是人类赖以生存发展的必要能源,保证电能质量、维护电网的安全稳定运行是关乎国计民生的重大问题。电力系统失稳会导致大面积停电等严重后果,因此研究电力系统的稳定性是至关重要的。由于电力系统互联导致电网结构广域化和复杂化,依靠局部反馈信息的传统通信方式不再适应于现代电力系统,随着计算机通信技术和电力技术的发展,广域信息需要借助于开放式的通信网络进行传输,从而实现互联电力系统的全局控制。然而,基于此类网络传输广域信息不可避免地引入大量的传输时滞,时滞的存在对电力系统的稳定性造成了不可忽略的影响,因此,对时滞电力系统的稳定性研究成为了热点问题。负荷频率控制是调节电网频率、提高供电质量的重要控制手段,本文针对时滞电力系统负荷频率控制的稳定性分析和控制器设计展开了相关研究。本文的主要工作如下所示:第二章介绍了发电厂调速系统的数学模型。详细给出了调速系统各个组成部分的建模过程,讨论了负荷频率控制的基本结构和工作原理以及网络传输时滞的生成过程,最后将状态反馈系统模型转化为包含时滞信息的静态输出反馈模型,为之后的稳定性分析和鲁棒控制器设计奠定了理论研究基础。第三章针对时滞负荷频率控制系统的稳定性分析问题,基于放缩的积分不等式建立了低保守性的时滞依赖稳定性分析方法。通过构建增广形式的李雅普诺夫泛函,利用松弛的积分不等式对能量泛函的时间导数进行有效放缩,推导出新的时滞依赖稳定性判据,在不增加决策变量的前提下成功降低了判据的保守性。通过与已有研究成果对比,验证了所提判据具有降低保守性、减轻计算负担的优势,并将所提方法在典型的四机两区域电力系统模型上进行仿真,验证其有效性。第四章研究了考虑两传输时滞的PI型负荷频率控制的稳定性分析方法,提出了基于改进的反凸组合引理的时滞依赖稳定性判据。在建模阶段,根据不同的传输信号以及不同的传输特征,将传感器到各发电机组的时滞划分为具有不同特征的两个阶段,即从传感器到控制器的反馈时滞和从控制器到发电厂发电机组的前向时滞。基于李雅普诺夫时域法和线性矩阵不等式技术,构造包含两时滞信息的增广形式的李雅普诺夫泛函,并利用改进的反凸组合引理进行有效界定,推导出两时滞相关的稳定性判据。数值算例分析了两段时变时滞的关系,研究了控制器参数对时滞上界的定性影响,探讨了不同程度负荷扰动对系统稳定性的影响,并利用时域模型仿真验证了该方法的精确性。第五章研究了负荷扰动下两时滞相关的负荷频率控制系统的H∞控制问题,提出了PI型控制器的设计方法。针对以往研究均在给定PI控制器参数前提下研究系统性能的问题,本章利用行满秩矩阵转换等有效的求解算法变换处理线性矩阵不等式中的耦合非线性项,解决了耦合项难以设计的问题,实现了 PI型控制器参数的可解性。此外,该方法在静态输出反馈控制系统的建模过程中考虑两时滞因素,保证所设计的负荷频率控制器具有时滞鲁棒性,H∞性能的引入实现了控制器的扰动鲁棒性。利用所设计的控制器增益进行仿真,验证了对应的负荷频率控制系统针对两传输时滞和负荷扰动问题均能实现较好地控制效果。