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改进控制律的变结构STATCOM 无功补偿控制

2014年12月23日14:43:28 本网站 我要评论(2)字号:T | T | T
关键字:应用 电力 

摘   要:静止同步补偿器(STATCOM)是柔性交流输电系统(FACTS)的重要组成部件,本文建立了静止同步补偿器在三相静止坐标系下的数学模型,通过PARK变换将ABC坐标转化为dq坐标。鉴于STATCOM在dq坐标下的强耦合性,采用状态反馈精确线性化方法将该模型线性化解耦,构造出一个伪线性模型。然后,采用一种改进的指数趋近律变结构控进行了STATCOM无功补偿控制器的设计。最后,使用Matlab/Simulink对所设计的控制器进行了计算机仿真,并与传统的PI控制器比较,说明了变结构控制的STATCOM无功补偿控制器设计的可行性和有效性,同时也证明了改进的指数趋近律变结构控制的优越性。


关 键 词:STATCOM;变结构;无功补偿;状态反馈精确线性化

1 引 言
静止同步补偿器(STATCOM)是新一代柔性交流输电系统(FACTS)设备的重要成员之一,它以电力电子变流器为装置核心,通过向电力系统注入相位和幅值均可连续动态调节的无功补偿电流,以维持装置接入点母线电压的稳定[1]。与SVC相比,基于自换相变流电路的STATCOM的调节速度快、损耗小、提高系统稳定性的作用更有效。尤其在系统故障的情况下,STATCOM进行电压维持、防止电压崩溃、提高系统暂态稳定性和抑制系统振荡的能力较强。
对STATCOM的数学模型[2]进行分析,可知该系统是一个强耦合的非线性系统,直接对其非线性模型进行控制器的设计相对来说较为复杂。本文采用状态反馈精确线性化方法对非线性系统模型进行线性解耦,构造一个伪线性系统,然后采用一种改进的指数趋近律变结构控制律来实现STATCOM的变结构控制。
滑模变结构控制较强的鲁棒性使它受到各领域研究人员的广泛关注。滑模变结构系统从初始状态到最终稳定状态可以分为2个阶段:①从初始状态向滑模面运行的趋近段;②系统沿滑模面向稳定点运行的滑动模态段[3]。在这两个阶段中,系统特性有较大的不同。只有保证滑模变结构系统在趋近段和滑动模态段都具有良好的性能,才能让它鲁棒性强的优势在实际应用中得以发挥。其缺点在于:控制律由于高速切换容易产生高频抖动。
本文采用一种改进的指数趋近律方法进行变结构控制的设计。当正常运动段远离切换面时,能快速地趋向切换面;当运动段接近切换面时,趋近速度又大大降低。与常用的指数趋近律相比,本文采用的方法可使过渡时间进一步减小,系统的抖动也有所下降。

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