一种基于DSP的磁控电抗器控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于DSP的磁控电抗器控制方法及系统，采用了DSP控制芯片并依据其内部的瞬时无功算法和有理插值法，获得用于无功补偿的无功补偿控制量，有效地提高了数据处理效率和控制性能；同时，将具有响应速度快、鲁棒性良好的滑模变结构控制应用于反馈调节所述无功补偿控制量，在提高控制系统响应速度的同时，减少超调量和稳态误差，并进一步与模糊控制相结合，有效地解决了滑模变结构控制的“抖振”问题，增强系统的稳定性，使得磁控电抗器的优良性能得到充分发挥，可以更广泛的应用到工程实际中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电能质量稳定
，尤其涉及一种基于DSP的磁控电抗器控制方法及系统。
技术介绍
随着我国工业的飞速发展，对电力的需求越来越大，同时对电力供应的要求也越来越高，这就要求高效率、高质量的电力传输系统，智能电网应运而生。智能电网是以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化的特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网，它具有电能和信息双向流动特点，同时集分布式计算和实时通信的优越性于一体。智能电网的核心在于电网中电力供应商与用户之间的交互。智能电网由很多部分组成，包括：智能变电站，智能配电网，智能电能表，智能交互终端，智能调度，智能家电，智能用电楼宇，智能城市用电网，智能发电系统，新型储能系统。由此可见，智能电网的建设，势必会带来以下问题：1、现代工业、服务业和居民用电设备迅速增多，供电范围不断增大；2、城市电网中使用了大量的电缆线路，使线路对地电容增大并且形成很大的容性电流，造成电网中线路末端电压升高、线路损耗增加、供用电效率降低；3、家用电器和办公设备(如彩电、变频空调、计算机、通讯设备等)以及工业生产中各种自动化生产线、自动控制系统、变频调速设备、精密测量仪表设备等的广泛应用，会产生大量的谐波，因为这些设备内部都含有大量的整流逆变器件或装置，如开关电源、变频器以及荧光灯等；4、电网和用电系统中其他非线性负荷、冲击性负荷、干扰性负荷日益增加，也不断地影响电能质量。这些负荷在运行中，不仅会产生大量的无功功率，使功率因数降低。因此，在大电网条件下，改善电网的运行质量，提高电网的功率因数，减少线路损耗，有效地减少无功对电网的污染，保证高质量的电力供应已经成为当前电力传输领域中重要的技术焦点。其中，无功功率的平衡对提高电网的功率因数，改善电能质量是至关重要的。磁阀式可控电抗器(Magnetic-Valve Controllable Reactor,MCR)，作为现代电力系统中的新型无功补偿装置，综合了传统无功补偿装置的优点，其配合固定电容+可控电抗器所形成的并联补偿器，满足了电力系统中运行方式多变、负荷变化快的特点，实现平滑调节无功功率，可靠性高，谐波小，是电力系统中动态无功补偿的较好选择。目前，磁控电抗器的控制系统大多是存在着控制速度慢，精度不高、响应速度和超调量无法兼顾等缺点，制约了MCR优良性能的应用。因此为了在提高响应速度的同时，减小超调和稳态误差，需要设计更加先进用于控制磁控电抗器的控制系统及控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于DSP的磁控电抗器控制方法及系统，优化控制系统性能，提高响应速度，增强稳定性和抗干扰能力。为解决上述问题，本专利技术提出一种基于DSP的磁控电抗器控制方法，包括：实时采集电力系统输入的电力信号以及磁控电抗器输出侧的电力信号，所述电力系统输入的电力信号作为输入信号，所述磁控电抗器输出侧输出的电力信号作为反馈信号；对所述输入信号和所述反馈信号进行信号调理，同时对所述输入信号进行同步处理得到与所述输入信号同步的同步信号，输入信号、反馈信号以及同步信号一并送入DSP；DSP以同步信号为基准，根据瞬时无功算法和有理插值法对所述输入信号和输出电力信号计算，获得当前时刻所要输出的无功补偿控制量；DSP根据所述反馈信号对所述无功补偿控制量进行模糊滑模控制调节；所述DSP以同步信号为基准，根据模糊滑模控制调节后的无功补偿控制量产生当前时刻所要输出的PWM控制信号；晶闸管根据所述PWM控制信号进行导通角变换，以控制磁控电抗器对电力系统的输入进行无功补偿。进一步的，对所述输入信号和所述反馈信号进行信号调理的步骤包括：对所述输入信号中的电压信号进行同步处理，生成所述同步信号并送入DSP；对所述输入信号进行放大、电平提升以及滤波，并送入DSP。进一步的，所述DSP在获得当前时刻所要输出的无功补偿控制量之前，还包括：将接收的所述输入信号和所述反馈信号转换为数字信号；根据瞬时无功算法对所述输入信号和所述反馈信号计算，获得所述电力系统输入的电力学参数，所述电力学参数包括有功功率、无功功率和功率因数中的至少一种；比较所述电力学参数与预设的电力学参数阈值的大小，来判断是否需要对所述电力系统进行无功补偿。进一步的，所DSP根据所述反馈信号对所述无功补偿控制量进行模糊滑模控制调节的步骤包括：根据所述无功补偿控制量的无功电流指令值Iq*、以及所述反馈信号的无功电流反馈值Iq，获得的电流误差x1及电流误差x1的导数x2：x1=Iq*-Iqx2=x·1=I·q*-I·q;]]>定义滑模控制的滑模函数S＝Cx＝cx1+x2，其中，电力系统初始状态为S＝0的状态，S表示电力系统当前状态与滑模面的距离，C＝[c,1]，c为选定常数；根据所述反馈信号的无功电流反馈值，获得所述磁控电抗器的传递函数其中，Ts为磁控电抗器的晶闸管失控时间，Toi为所述反馈信号的无功电流信号的反馈延迟时间，Ks为磁控电抗器的开环放大系数；根据所述传递函数以及无功电流指令值Iq*、无功电流反馈值Iq获得表示系统稳定运行的电流状态方程中的A、B值，其中x＝[x1，x2]，为电力系统输入信号的状态量，u为无功补偿控制量；选取滑模控制的趋近律，根据设定的模糊控制规则实时调整所述趋近律的参数；依据所述滑模函数、状态方程以及模糊控制调整后的趋近律，获得模糊滑模控制的控制规律；DSP依据所述模糊滑模控制的控制规律调整当前时刻所要输出的无功补偿控制量。进一步的，所述趋近律为获得模糊滑模控制的控制规律为：u＝[-CAx-KS-ε·sgn(S)]/CB，其中K、ε为滑模控制中趋近律的参数，均大于零，ε·sgn(S)为滑模控制项，距离的导数即为状态趋于滑模面的运动速度，C、B矩阵可逆，由滑模控制项ε·sgn(S)来补偿。进一步的，根据设定的模糊控制规则实时调整所述趋近律的参数的步骤包括：设定模糊控制规则为：输入变量为切换函数的绝对值|S|，输出变量为趋近律的参数ε，且满足以下条件：若|S|为A’,则ε为B’，其中|S|和ε的模糊集合均为{ZR,PS,PM,PB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DSP的磁控电抗器控制方法，其特征在于，包括：实时采集电力系统输入的电力信号以及磁控电抗器输出侧的电力信号，所述电力系统输入的电力信号作为输入信号，所述磁控电抗器输出侧输出的电力信号作为反馈信号；对所述输入信号和所述反馈信号进行信号调理，同时对所述输入信号进行同步处理得到与所述输入信号同步的同步信号，输入信号、反馈信号以及同步信号一并送入DSP；DSP以同步信号为基准，根据瞬时无功算法和有理插值法对所述输入信号和输出电力信号计算，获得当前时刻所要输出的无功补偿控制量；DSP根据所述反馈信号对所述无功补偿控制量进行模糊滑模控制调节；所述DSP以同步信号为基准，根据模糊滑模控制调节后的无功补偿控制量产生当前时刻所要输出的PWM控制信号；晶闸管根据所述PWM控制信号进行导通角变换，以控制磁控电抗器对电力系统的输入进行无功补偿。

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的磁控电抗器控制方法，其特征在于，包括：
实时采集电力系统输入的电力信号以及磁控电抗器输出侧的电力信号，所
述电力系统输入的电力信号作为输入信号，所述磁控电抗器输出侧输出的电力
信号作为反馈信号；
对所述输入信号和所述反馈信号进行信号调理，同时对所述输入信号进行
同步处理得到与所述输入信号同步的同步信号，输入信号、反馈信号以及同步
信号一并送入DSP；
DSP以同步信号为基准，根据瞬时无功算法和有理插值法对所述输入信号
和输出电力信号计算，获得当前时刻所要输出的无功补偿控制量；
DSP根据所述反馈信号对所述无功补偿控制量进行模糊滑模控制调节；
所述DSP以同步信号为基准，根据模糊滑模控制调节后的无功补偿控制量
产生当前时刻所要输出的PWM控制信号；
晶闸管根据所述PWM控制信号进行导通角变换，以控制磁控电抗器对电力
系统的输入进行无功补偿。
2.如权利要求1所述的基于DSP的磁控电抗器控制方法，其特征在于，对
所述输入信号和所述反馈信号进行信号调理的步骤包括：
对所述输入信号中的电压信号进行同步处理，生成所述同步信号并送入
DSP；
对所述输入信号进行放大、电平提升以及滤波，并送入DSP。
3.如权利要求1所述的基于DSP的磁控电抗器控制方法，其特征在于，所
述DSP在获得当前时刻所要输出的无功补偿控制量之前，还包括：
将接收的所述输入信号和所述反馈信号转换为数字信号；
根据瞬时无功算法对所述输入信号和所述反馈信号计算，获得所述电力系
统输入的电力学参数，所述电力学参数包括有功功率、无功功率和功率因数中
的至少一种；
比较所述电力学参数与预设的电力学参数阈值的大小，来判断是否需要对
所述电力系统进行无功补偿。
4.如权利要求1所述的基于DSP的磁控电抗器控制方法，其特征在于，所
DSP根据所述反馈信号对所述无功补偿控制量进行模糊滑模控制调节的步骤包
括：
根据所述无功补偿控制量的无...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾庆军，赵冰冰，燕莎莎，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32