一種基于自適應反饋線性化的statcom控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種控制方法，特別涉及一種基于自適應反饋線性化的鏈式靜止無功 發(fā)生器（Static Synchronous Compensator，簡稱STATC0M，又稱SVG或靜止同步補償器） 的控制方法。。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代電力系統(tǒng)更加注重于減少傳輸電力損耗、改善供電電能質(zhì)量?，F(xiàn)代電力網(wǎng)中 包含有大量的發(fā)電廠，傳輸線，負載，各種檢測、保護裝置。功率、頻率或電壓幅值會隨著本 地或者遠端負荷的改變，線路及裝置故障，開關(guān)、控制器的突然動作而產(chǎn)生變化。這些變化 甚至會導致大電網(wǎng)的解列、甩負荷，造成更大面積的損失。FACTS技術(shù)能夠增強交流電網(wǎng) 的穩(wěn)定性并降低電力傳輸?shù)某杀?，通過為電網(wǎng)提供感應或無功功率從而提高輸電質(zhì)量和效 率。
[0003] STATCOM 是 FACTS 設備的重要組成成員，STATCOM 是 Static Synchronous Compensator的簡稱，中文稱同步補償器，又叫做靜止無功發(fā)生器（Static Var Generator， 簡稱為SVG)。STATCOM可以用于補償系統(tǒng)或者負載的無功功率，或者用來補償PCC點的系 統(tǒng)電壓。其中采用H橋級聯(lián)式拓撲結(jié)構(gòu)的STATCOM，由于可以實現(xiàn)較高的電壓等級，得到了 廣泛的應用。
[0004] 根據(jù)有沒有引入電流反饋，常用控制策略有間接電流控制與直接電流控制兩種方 法。間接電流控制通常應用于高壓設備，直接電流控制應用于低壓設備。
[0005] (1)使用間接電流控制方法的電路器件開關(guān)頻率低，使用直接電流控制方法的器 件開關(guān)頻率尚；
[0006] (2)間接電流控制方法需要知道精確的連接電抗的大小，而實際工程中，該值不僅 包括連接電抗值，還包括了連接變壓器的漏抗的值，在運行過程中，通常是會變化的；
[0007] 現(xiàn)有工程應用的控制方法，通常采用間接電流的控制方法，該方法基于STATCOM 的非線性模型，通過設計一個耦合的d、q軸電流解耦的PI控制器，來控制STATCOM成為一 個并聯(lián)在電網(wǎng)上的，電流和電壓相角差為90°的無功元件。在該控制方法中無功電流與有 功電流的解耦環(huán)節(jié)依賴于STATCOM連接電感精確值。在實際工程應用中，該電感值包括了 連接電抗器的電感、變壓器的漏抗及線路電感值。系統(tǒng)在運行過程中，隨著環(huán)境溫度、運行 方式等內(nèi)外界因素的變化，會引起電感值的變化，從而影響控制系統(tǒng)的控制性能。
[0008] 鑒于以上缺陷，實有必要提供一種鏈式靜止無功發(fā)生器，以解決以上技術(shù)問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 本發(fā)明的目的在于，提供一種基于自適應反饋線性化的STATCOM控制方法，用以 解決STATCOM連接電感值、等效電阻值不確定引起的控制性能不佳的問題。
[0010] 為實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采取如下的解決方案：
[0011] 一種基于自適應反饋線性化的STATCOM控制方法，包括以下步驟：1)建立STATCOM 的數(shù)學模型；2)給定STATCOM中線路等效電阻R。、連接電抗器電感值L、鏈節(jié)等效電阻值R。 三個參數(shù)，并以此為基礎設計不確定參數(shù)項0:、02、03;3)設計反饋控制律及自適應律； 4)采集STATC0M直流側(cè)電容電壓V d。、PCC點電壓Vs、STATC0M輸出電流I。進行預處理；5) 根據(jù)步驟3)設計的自適應律和步驟4)預處理后的結(jié)果，計算不確定參數(shù)項0 :、02、03的 估計值$、4、4; 6)根據(jù)步驟3)設計的反饋控制律和步驟5)得到的不確定參數(shù)項的估 計值或、4、4和步驟4)預處理后的結(jié)果，計算STATC0M控制量屮和u 2;7)根據(jù)步驟6)
得到的STATC0M控制量七和u 2，輸入STATC0M，重新采集STATC0M的輸出；8)重復進行步驟 4)至步驟7)，對STATC0M進行實時控制。
[0012] 步驟2)所設計的不確定參數(shù)表達為 03= Rc；U)，其中 &( U、LU )、艮（U分別為隨工況變化而變化的線路等效電阻&、連接電抗器電感值L、 鏈節(jié)等效電阻值R。，其各自為系統(tǒng)工況狀態(tài)向量|的函數(shù)，工況狀態(tài)向量|由系統(tǒng)實時工 況決定；R〇、L、R。的初值為STATC0M在恒定工況下的系統(tǒng)設計值。
[0013] 步驟4)對STATC0M直流側(cè)電容電壓Vd。進行預處理的方法為：首先對STATC0M直 流側(cè)電容電壓V d。進行帶阻濾波；然后將濾波后的各鏈節(jié)直流側(cè)電容電壓求取平均值；接 著，將該平均值與設定的鏈節(jié)電壓參考值比較，最后經(jīng)過PI控制后得到鏈式STATC0M有功 電流的參考值；對PCC點三相電壓V s、STATC0M輸出電流I。進行預處理的方法為：對V s、Ic 進行park變換，得到Vsd、Vsq、Ied、Ieq，其中，V sd、Vsq為PCC點三相電壓V 3的d軸、q軸分量， Icd、1。5為STATC0M輸出端的有功電流和無功電流。
[0014] 所述帶阻濾波是以特征頻率為100Hz進行，以濾除由電容充放電帶來的2倍頻諧 波。
[0015] 步驟3)所設計及步驟6)所應用的反饋控制律為：
[0019] 其中，N是單相鏈節(jié)數(shù)，《= 2JI f，f為電網(wǎng)頻率，C是鏈節(jié)直流側(cè)電容值，Vd。為 STATC0M直流側(cè)電容電壓，Vdra為STATC0M直流側(cè)電容電壓的參考值，I。 &為STATC0M有功電 流的參考值，1_為STATC0M無功電流的參考值，u i (i = 1，2)為STATC0M控制器輸出量。
[0020] 步驟3)所設計及步驟5)所應用的自適應律為："沿，
[0021]
[0028] 其中，自適應律#=抵為利用矩陣表示的一階常微分方程組，其計算結(jié)果j為 對不確定參數(shù)9 i(i = 1，2, 3)的估計；ki、k2、k3為控制參數(shù)且均大于零；/￡rf =1-/_ ,
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：本發(fā)明控制方法構(gòu)建一個自適 應反饋線性化控制器，以線路等效電阻與連接電抗器電感值之比、連接電抗器電感值，以及 鏈節(jié)等效電阻作為控制器的不確定參數(shù)項，從而保證控制參數(shù)不再依靠上述參數(shù)的精確 值，克服了間接電流控制模型中對電感值及線路等效電阻值的依賴，為鏈式STATCOM的安 全穩(wěn)定運行提供了保障。
【附圖說明】
[0030] 下面結(jié)合附圖和具體實施方法對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0031] 圖1為本發(fā)明提供的一種基于自適應反饋線性化的鏈式STATCOM系統(tǒng)的連接原理 圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明提供的一種基于自適應反饋線性化的鏈式STATC00M的控制方法的 原理圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0034] 如圖1所示，被控對象為一臺鏈式STATCOM。本發(fā)明STATCOM采用12鏈節(jié)星形拓 撲結(jié)構(gòu)，通過連接電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)系統(tǒng)PCC點，通過連接斷路器與電網(wǎng)連接。
[0035] 本發(fā)明控制方法構(gòu)建一個自適應反饋線性化控制器，以線路等效電阻與連接電抗 器電感值之比、連接電抗器電感值，以及鏈節(jié)等效電阻作為控制器的不確定參數(shù)項，從而保 證控制參數(shù)不再依靠上述參數(shù)的精確值，克服了間接電流控制模型中對電感值及線路等效 電阻值的依賴，為鏈式STATCOM的安全穩(wěn)定運行提供了保障。
[0036] 本發(fā)明控制方法包括以下步驟：
[0037] 一、構(gòu)建鏈式STATCOM的數(shù)學模型
[0038] 鏈式STATCOM數(shù)學模型包含了鏈式STATCOM輸出端有功電流Ied、無功電流Icq與 每一鏈節(jié)直流側(cè)電容電壓V d。之間的關(guān)系，如下式（1):
[0044] 其中，N是單相鏈節(jié)數(shù)，《為電網(wǎng)角頻率，C是鏈節(jié)直流側(cè)電容值；RJU4U)、 艮（U分別為隨工況變化而變化的線路等效電阻R〇、連接電抗器電感值L、鏈節(jié)等效電阻值 R。，其各自為系統(tǒng)工況狀態(tài)向量I的函數(shù)，工況狀態(tài)向量I由系統(tǒng)實時工況，如系統(tǒng)工作 狀態(tài)、環(huán)境溫度等因素決定；I ed、Ieq分別由鏈式STATC0M輸出端三相電流I。經(jīng)park變換后 得到的STATC0M輸出有功電流和無功電流；、V sd、Vsq分別是PCC點三相電壓V s經(jīng)過park 變換得到的d軸和q軸的分量；Ui (i = 1，2)為STATC0M控制器輸出。二、設計反饋控制及 自適應律
[0045] 1)STATC0M系統(tǒng)可以表示