一种SVG的新型非线性鲁棒控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种SVG的新型非线性鲁棒控制系统，包括测量模块、信号模拟变换模块、比较模块、状态空间转换模块、中央控制模块、状态空间逆变换模块、电压源换流器闸门触发和控制模块以及SVG模块，所述测量模块的信号输出端依次通过信号模拟变换模块、比较模块、状态空间转换模块、中央控制模块、状态空间逆变换模块、电压源换流器闸门触发和控制模块与SVG模块的信号输入端连接，所述SVG模块的信号输出端与输电系统相连。本发明专利技术提供的非线性鲁棒控制方法是一种连续控制方法，不需要利用边界函数，不仅能够充分保持和利用被控制对象SVG的非线性物理结构特性，而且能够对SVG实现实时控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柔性交流输电
，具体涉及一种SVG的新型非线性鲁棒控制系 统及其控制方法。
技术介绍
现代电力系统是一个典型的高维、强非线性的动态大系统，以大机组、超高压、长 距离、重负荷、大电网的互联和交直流联合输电为主要特点。随着各种新的电力设备的使 用、可再生能源(如风电、光伏发电等）的大力开发和利用而形成越来越多的微电网并入主 网，在使发电、输电更经济、高效的同时也增加了电力系统的规模、复杂性和不确定性。在这 种情况下，电力系统的局部故障（如短路故障、接地故障、负荷骤降和电压崩溃等)可能会对 全网产生较为严重的影响。柔性交流输电系统（FlexibleACTransmissionSystem， FACTS)已经成为了现代电力系统的重要组成部分，它能够对电力网络参数进行连续调节， 在不改变网络结构的情况下，能有效改善潮流分布情况，提高功率输送能力及暂态稳定性。 静止无功发生器，英文描述为:StaticVarGenerator，简称为SVG。又称高压动态 无功补偿发生装置，或静止同步补偿器(STATC0M)，是指由自换相的电力半导体桥式变流器 来进行动态无功补偿的装置。SVG是目前无功功率控制领域内的最佳方案。相对于传统的调 相机、电容器电抗器、以晶闸管控制电抗器TCR为主要代表的传统SVC等方式，SVG有着无可 比拟的优势：1、补偿方式：国内的无功补偿装置基本上是采用电容器进行无功补偿，补偿后 的功率因数一般在0.8-0.9左右。SVG采用的是电源模块进行无功补偿，补偿后的功率因数 一般在0.98以上，这是目前国际上最先进的电力技术;2、补偿时间：国内的无功补偿装置完 成一次补偿最快也要200毫秒的时间，SVG在5-20毫秒的时间就可以完成一次补偿。无功补 偿需要在瞬时完成，如果补偿的时间过长会造成该要无功的时候没有，不该要无功的时候 反而来了的不良状况;3、补偿精准：国内的无功补偿装置基本上采用的是3-10级的有级补 偿，每增减一级就是几十千法，不能实现精确的补偿。SVG可以从0.1千法开始进行无级补 偿，完全实现了精确补偿;4、谐波滤除：国内的无功补偿装置因为采用的是电容式，电容本 身会放大谐波，所以根本不能滤除谐波，SVG不产生谐波更不会放大谐波，并且可以滤除 50%以上的谐波;5、使用寿命:国内的无功补偿装置一般采用接触器或可控硅控制，造成使 用寿命较短，一般在三年左右，自身损耗大而且要经常进行维护。SVG使用寿命在十年以上， 自身损耗极小且基本上不要维护。SVG在输电系统的安全、稳定运行的作用不仅取决于其装设地点和容量选择，更受 到所选择的控制方法的影响。目前，SVG装置所使用的线性控制方法主要有PID控制方法、直 接线性化方法、线性自适应控制方法、线性鲁棒控制方法、反馈线性化方法等。众所周知， (反馈)线性化方法的基本思想是通过消除所考虑系统的内部非线性特性来得到一个反馈 等效的线性系统，这种线性化很可能破坏了对系统动态性能有用的系统原有的物理结构特 性。近年来，SVG的非线性控制方法获得了广泛研究，主要有模糊控制方法、神经网络控制方 法、广义哈密顿函数方法等，这些方法都不同程度地提高了电力系统的暂态稳定性和电压 调节能力。而SVG系统是一个非线性系统，在建模时就存在建模误差，并且SVG装置在运行的 过程中经常受到外界不确定干扰的影响，因此，当系统受到外界较大干扰以及运行点发生 大范围波动时，（反馈)线性化控制器难以提供满意的控制效果。模糊控制方法主要有以下 缺点：1.模糊控制的设计尚缺乏系统性，这对复杂系统的控制是难以奏效的。难以建立一套 系统的模糊控制理论，以解决模糊控制的机理、稳定性分析、系统化设计方法等一系列问 题;2.如何获得模糊规则及隶属函数即系统的设计办法，完全凭经验进行;3.信息简单的模 糊处理将导致系统的控制精度降低和动态品质变差。若要提高精度就必然增加量化级数， 导致规则搜索范围扩大，降低决策速度，甚至不能进行实时控制;4.如何保证模糊控制系统 的稳定性即如何解决模糊控制中关于稳定性和鲁棒性问题还有待解决。而神经网络控制方 法只考虑SVG的外部控制，内部控制还是PI控制。广义哈密顿函数方法虽然是一种连续控制 方法，但是对广义项需要用边界函数来界定，而边界函数又难以确定。本专利技术提供的方法性 鲁棒控制方法是一种连续控制方法，不需要利用边界函数，不仅能够充分保持和利用被控 制对象SVG的非线性物理结构特性，而且能够对SVG实现实时控制。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种SVG的新型非线性鲁棒控制系统，该SVG 的新型非线性鲁棒控制系统通过哈密顿能量函数方法，能够充分保留被控对象SVG的非线 性物理结构特性，所设计的控制器是连续控制器，不会发生"抖振"现象，有效地提高了电力 系统的暂态稳定性和电压调节能力。 本专利技术通过以下技术方案得以实现。 本专利技术提供的一种静止无功发生器SVG的新型非线性鲁棒控制系统，包括测量模 块、信号模拟变换模块、比较模块、状态空间转换模块、中央控制模块、状态空间逆变换模 块、电压源换流器闸门触发和控制模块以及SVG模块，所述测量模块的信号输出端依次通过 信号模拟变换模块、比较模块、状态空间转换模块与中央控制模块的信号输入端连接，所述 中央控制模块的信号输出端依次通过状态空间逆变换模块、电压源换流器闸门触发和控制 模块与SVG模块的信号输入端连接，所述SVG模块输出信号调节输电系统的电压。 所述测量模块从输电系统中采集建立SVG的新型非线性鲁棒控制系统的状态空间 模型所需的物理量。 所述信号模拟变换模块将测量模块输出的物理量滤波后从abc坐标的变量变换到 dpO坐标的变量。 所述比较模块求出SVG的新型非线性鲁棒控制系统的局部平衡点及其与测量值之 间的偏差信号。 所述状态空间转换模块将比较模块输出的偏差信号建立SVG的新型非线性鲁棒控 制系统的状态空间数学模型，并将模型输出信号传输到中央控制模块。 所述中央控制模块调用控制算法得出非线性鲁棒控制律，并将其传送到状态空间 逆变换模块。 所述状态空间逆变换模块将非线性鲁棒控制律转换成为相应物理量输送到电压 源换流器闸门触发和控制模块。 所述电压源换流器闸门触发和控制模块先将非线性鲁棒控制律计算出的触发角 信号α转化成相应的触发脉冲信号后，再和脉宽调制比信号k发送到SVG模块。 -种SVG的新型非线性鲁棒控制系统的控制方法，包括以下步骤： ⑴所述测量模块提取SVG的新型非线性鲁棒控制系统接入点处交流母线电压VZ 9=￥<1+」￥(1，并联变压器电流1 = 1(1+」1(1，直流侧电容器电压￥(1。； (2)所述信号模拟变换模块首先通过滤波器将包括在所采集模拟型号中的干扰信 号滤除掉，然后再利用Park变换器将滤波后的物理量从abc坐标下的变量变换到dpO坐标下 的变量； (3)所述比较模块提取微处理器中存储的物理量:并联变压器的阻抗匕和感抗Ls， 直流环节的损耗Rd。和电容Cd。，角系统的基准频率c〇s，直流环节电容器的期望电压<，取 SVG的新型非线性鲁棒控制系统接入点交流母线期望参考电压Vrrf; (4)所述比较模块的微处理器计算SVG的新型非线性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SVG的新型非线性鲁棒控制系统，包括测量模块、信号模拟变换模块、比较模块、状态空间转换模块、中央控制模块、状态空间逆变换模块、电压源换流器闸门触发和控制模块以及SVG模块，其特征在于：所述测量模块的信号输出端依次通过信号模拟变换模块、比较模块、状态空间转换模块与中央控制模块的信号输入端连接，所述中央控制模块的信号输出端依次通过状态空间逆变换模块、电压源换流器闸门触发和控制模块与SVG模块的信号输入端连接，所述SVG模块输出信号调节输电系统的电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷邦军，肖迎群，
申请(专利权)人：贵州理工学院，
类型：发明
国别省市：贵州;52