基于鲁棒H∞控制的静止同步补偿器研究

静止同步补偿器(STATCOM)可以快速灵活地调节无功传输,提高电压稳定性。为解决实际系统中关键参数未知且系统受到不可测量干扰问题,在考虑负载支路的基础上,建立包含不确定参数和外部干扰的数学模型,用四阶状态方程描述STATCOM系统的动态特性。根据系统的性能要求选取混合灵敏度设计中的加权函数,计算广义被控对象的状态空间实现。最后利用Matlab鲁棒控制工具箱,通过解Riccati方程,得到H∞控制器。仿真结果表明,该控制器具有良好的补偿特性,同时对参数变化和外部扰动具有较强的鲁棒性。     

链式静止同步补偿器自适应反步控制器

针对链式静止同步补偿器(STATCOM)系统非线性特性,提出一种链式STATCOM自适应反步控制器。该控制器采用反步法的递归思想获得链式STATCOM的虚拟控制输入,并根据确定性等价原理设计系统的中间控制率,利用该中间控制率完成电压控制器设计。通过中间控制率和实际控制率的偏差量构造系统的李雅普诺夫方程,利用李雅普诺夫的渐近稳定性原理,获得能够保证链式STATCOM系统稳定的控制输入和系统参数的自适应率。实验结果进一步验证了所设计自适应反步控制器的正确性和有效性。     

STATCOM鲁棒非线性控制

讨论了STATCOM的鲁棒非线性控制设计问题。利用直接反馈线性化技术（DFL）把STATCOM非线性模型转换成线性模型,并利用鲁棒控制器的设计方法消除模型中不确定参数的影响。设计过程中只需要不确定参数的边界,所设计控制器简单、有效,并能保证系统在所有参数范围内的渐进稳定性。3母线电力系统的仿真结果表明该控制器在系统具有不确定参数时能取得良好的电压调节性能。     

STATCOM多信号稳定控制器

静止同步补偿器(STATCOM)的主要功能是电压控制,通过在STATCOM加入稳定控制器,则可以阻尼系统功率振荡.在推导出带稳定控制的STATCOM动态方程后,用五阶状态方程描述STATCOM的动态特性.再利用系统状态方程的信息寻找能提高系统阻尼的STATCOM,进一步分析系统中有效的阻尼信号,设计多信号稳定控制器加于STATCOM中以增强系统阻尼.最后,给出一个算例进行验证,算例的特征值分析表明了多信号稳定控制器的有效性,算例的EMTDC时域分析所得的系统参数响应也同时证明了多信号稳定控制器的控制效果.     

多机系统发电机时滞反馈励磁与STATCOM的非线性鲁棒协调控制

广域反馈信号的时滞性使得包含广域信号的电力系统变成时滞动力系统。利用Pade近似逼近时滞环节,将时滞影响隐含在系统动态方程的系数中,静止同步补偿器(STATCOM)的动态特性用一阶微分方程形式的可控无功电流源表示,推导了含多台STATCOM的多机系统的电磁功率表达式。基于伪广义Hamilton系统理论,将包含STATCOM和时滞反馈励磁的多机系统表示成伪广义耗散Hamilton系统形式。利用L2干扰抑制控制方法得到考虑广域信号时滞性及转移电导的发电机励磁和STATCOM的协调控制策略。4机2区域系统的仿真结果表明,与传统的分散控制器相比,所提考虑时滞影响的非线性鲁棒协调控制器能够有效地抑制系统振荡,且具有一定的时滞不敏感性。     

STATCOM无功电流的鲁棒自适应控制

从器件级、装置级和系统级3个层次讨论电压源型STATCOM的数学建模和控制器设计;提出了一种鲁棒型直接自适应控制算法,以解决STATCOM模型参数未知情况下无功电流的追踪控制问题。在对象系统严格正实性得以验证的基础上,系统地选择了控制器设计参数,并考虑了输入输出噪声对控制系统的影响,从而使控制器具有较好的鲁棒性。数字仿真结果表明,得到的控制器在追踪控制能力和鲁棒特性等方面比PI控制优越。     

风电场中STATCOM抑制系统功率振荡

含虚拟惯量控制的风电场给系统的小干扰稳定带来了新的影响,在此背景下,研究利用风电场配置的静止同步补偿器(STATCOM)附加阻尼控制对电力系统低频振荡的抑制。利用阻尼转矩法分析了虚拟惯量控制对风电并网系统阻尼特性的影响,提出利用风电场中配置的STATCOM增强系统动态稳定的控制策略。基于自抗扰理论设计了STATCOM附加阻尼控制器,以改善系统阻尼特性。基于DIg SILENT平台搭建典型的4机2区域系统进行仿真,仿真结果验证了具有附加自抗扰阻尼控制作用的STATCOM能有效地阻尼系统功率振荡。     

基于根轨迹法的链式STATCOM比例谐振电流控制器设计

链式静止同步补偿器(STATCOM)及其分相电流控制策略是解决系统和负载不平衡问题的常用方法.文中在分析链式STATCOM数学模型的基础上,提出采用比例谐振控制器来对分相电流进行跟踪控制,并给出应用闭环系统根轨迹来选择控制器参数的设计方法,该设计方法可以使得电流内环闭环系统不仅满足稳定性要求,同时具有良好的动态性能.最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了基于根轨迹法的比例谐振控制器参数设计的正确性和电流内环采用PR控制的优越性.     

STATCOM无功电流的灰色预测控制

针对模型参数变化和噪声干扰的STATCOM单机无穷大系统,提出了一种无功电流灰色预测控制方案。根据STATCOM装置级非线性数学模型,建立了系统无功补偿电流的控制模型,采用GM（1,1）模型预测无功电流和系统灰量,将无功电流灰色预测控制引入到PID控制中。运用灰色系统理论进行预报,具有不必完全知道被控对象结构、参数和特性的优点,这对于像STATCOM这样大型非线性系统的预测控制实现非常有利。仿真结果表明,该方法比传统的PID控制具有更强的跟踪能力和鲁棒性。     

静止同步补偿器在电弧炉治理中的应用仿真

大型电弧炉在生产过程中会引起电网电压波动和闪变,静止同步补偿器(STATCOM)能够平滑、快速地改变发出无功功率,已成为动态无功补偿的核心装置.为解决实际系统关键参数不确定且受到不可测量干扰问题,对应用于电弧炉治理的STATCOM采用H∞控制.根据系统性能要求选取混合灵敏度设计中的加权函数,计算广义被控对象的状态空间实现,最后通过解Riccati方程得到鲁棒控制器.仿真结果表明应用H∞控制的STATCOM明显减轻了电弧炉负载对电网电压的影响.     

基于电气阻尼计算的STATCOM次同步振荡控制器设计

文中提出了一种基于电气阻尼计算的STATCOM对次同步振荡的策略。首先推导了含STATCOM系统的简化电磁转矩和电气阻尼表达式,分析了STATCOM及其电压控制等对系统电气阻尼的影响。指出STATCOM的电压控制等可能会复杂化扭振频下的阻尼特性,给STATCOM的控制器设计带来困难。为此考虑各扭振频率的影响,以阻尼计算得到的补偿相位综合最优为目标,将控制器参数设计转化成一个优化问题并用遗传算法求解。最后用特征值计算和电磁暂态时域仿真验证了所设计控制器的有效性。     

基于灰色预测的静止同步补偿器控制

针对模型参数变化和噪声干扰的静止同步补偿器(STATCOM)单机无穷大系统,提出了一种基于灰色预测的无功电流控制。运用GM(1,1)模型预测下一时刻的无功电流,并根据STATCOM非线性数学模型建立了系统无功补偿电流的控制模型。从而将无功电流灰色预测控制补偿到PID控制中,利用来色系统理论进行预报,具有不必完全知道被控对象结构、参数和特性的优点,这对于像STATCOM这样大型非线性系统的预测控制实现非常有利。仿真结果表明,该方法比传统的PID控制具有更强的跟踪能力和鲁棒性。     

基于自抗扰控制器的级联多电平静态同步补偿器控制系统

级联多电平静态同步补偿器(STATCOM)是强耦合非线性系统，采用传统PID控制和现代控制理论难以得到满意的控制效果。为了提高系统的动态性能和鲁棒性，文中根据自抗扰控制器(ADRC)的原理提出了级联多电平STATCOM的自抗扰控制方案。自抗扰控制器的设计不需要精确的STATCOM参数和数学模型，它内部的扩张状态观测器可以估计出系统内扰(包括模型的不确定项和耦合项)和外扰的实时作用并给予补偿，从而实现无功电流和有功电流的解耦自抗扰控制。仿真和试验结果表明，自抗扰控制器对系统模型的不确定性和外扰具有较强的适应性和鲁棒性，控制系统具有优良的动态性能。     

链式STATCOM在双馈风电场中的谐波抑制研究

针对双馈风电场存在谐波污染问题,文中提出将具有谐振控制器功能的链式STATCOM应用于双馈风电场.分析了具有谐振控制器功能的链式STATCOM数学模型,然后对谐振控制器的控制特性进行改进,提出了一种具有低次谐波抑制作用的PIR-VPI混合控制方法.研究了该混合控制方法的工作原理,并建立数学模型,对参数进行设计,在MAT...     

STATCOM无功电流的灰色预测控制

针对模型参数变化和噪声干扰的静止同步补偿器(STATCOM)单机无穷大系统,提出了一种基于灰色预测的无功电流控制.运用GM(1,1)模型预测下一时刻的无功电流,并根据STATCOM非线性数学模型建立了系统无功补偿电流的控制模型.从而将无功电流灰色预测控制补偿到PID控制中,利用来色系统理论进行预报,具有不必完全知道被控对象结构、参数和特性的优点,这对于像STATCOM这样大型非线性系统的预测控制实现非常有利.仿真结果表明,该方法比传统的PID控制具有更强的跟踪能力和鲁棒性.     

基于Hamilton理论抑制区域间低频振荡的STATCOM控制策略研究

静止同步补偿器(STATCOM)因其安装地点的灵活性及良好的动态特性是抑制区间低频振荡的有效措施之一。现有的STATCOM控制器大都基于系统的线性化模型,这将影响控制器的性能。采用广义Hamilton理论设计了多机系统中STATCOM抑制系统区域间低频振荡的控制策略。构造具有系统振荡能量概念的Hamilton能量函数,将包含STATCOM的多机等值系统描述成广义Hamilton系统形式,利用Hamilton系统控制理论,从降低系统振荡能量角度设计STATCOM的控制策略。通过PSCAD/EMTDC平台搭建典型的四机两区域系统,仿真结果表明了所提模型与控制策略的正确性和有效性。     

广域阻尼控制器和STATCOM控制器协调设计

为了改善互联电力系统阻尼,研究了广域阻尼控制器和静止同步补偿器(STATCOM)的控制器参数全局优化方法.首先介绍了广域阻尼控制器和STATCOM及其控制器数学模型,然后描述了改进的细菌觅食优化(BFO)算法.用Matlab编程,按BFO方法优化控制器参数以使ITSE型适应度值最小.适应度值是通过解电力系统微分-代数方程求得.10机39母线新英格兰系统被用于测试协调设计方法.仿真测试表明,广域阻尼控制器和STATCOM控制器的协调设计能增强电力系统动态稳定性.     

基于变结构的协同控制方法及其在DC/DC开关变换器中应用

为解决滑模控制因开关频率不固定而不能实用的问题,引入协同控制方法并将其应用于DC/DC开关变换器。简要介绍协同控制方法的解析生成过程。利用变结构理论分析协同控制方法的收敛速度以及对外部干扰和内部参数变化的鲁棒性。分析表明,协同控制方法开关频率恒定、容易数字实现和离开流形的动态特性较好;从任意初始状态都能按指数收敛到流形;对满足一定匹配条件的系统内部参数扰动和外部干扰具有不变性。以带恒功率负载的Boost变换器为例,讨论了协同控制器的设计问题,给出该闭环系统的稳定条件,基于稳定条件设置协同控制参数。Simulink仿真结果表明,协同控制器能渐近稳定在目标工作点上,对负载突变和负载功率突变具有较强的鲁棒性。     

滑模变结构的智能控制及其应用

分析和设计了一个对不确定参数变化和外部干扰呈不灵敏性的智能滑模变结构控制器。该文提出的模糊神经滑膜控制器,能有效地解决滑模变结构的2个主要问题。仿真和实验的结果表明,该控制器具有较好的动态性能和鲁棒性。     

SVC和STATCOM交互影响分析及单神经元控制器设计

建立了装有静止无功补偿器(SVC)和静止同步补偿器(STATCOM)的单机无穷大电力系统的扩展PhillipsHeffron模型，通过时域仿真验证了SVC和STATCOM多个控制器之间存在着负交互影响的可能性。针对负交互影响，对SVC和STATCOM设计了自适应单神经元控制器，并应用遗传算法对控制器参数进行优化，时域仿真结果表明，所设计的控制器能有效消除SVC和STATCOM多个控制器之间存在的负交互影响，提高系统的暂态稳定性。