【技术实现步骤摘要】
本专利技术本专利技术涉及电力系统，尤其涉及一种基于d分割法的statcom参数优化方法方法。
技术介绍
1、在statcom中pi调节器是实现d-q轴电流无静差跟踪的关键环节，决定了statcom定直流电压及定交流电压的系控制性能。此外，statcom复杂的运行工况会导致系统参数变化，降低了电流环控制性能，甚至导致不稳定。因此在设计pi参数时，会遇到多个动态和稳态性能指标矛盾，以及参数变化不确定性的情况。往往需要反复试凑并且具备熟练的操作技能，才能取得比较满意的结果。因而迫切需要研究灵活简单、可以兼顾多个性能指标要求的pi参数设计方法。
2、现有的pi参数设计方法可以分为无模型法和参数模型法两大类。典型的无模型法有ziegler-nichols法，然而其设计的pi参数往往超调量大或者调节时间长，难以满足多个性能指标要求。参数模型法又分为解析式法和可视化法。常用的解析式法有典型系统整定、零极点对消、劳斯判据法和频域响应法，以及直接根据性能指标关系式计算pi参数的方法，但是要满足多个性能指标约束需要反复试凑。事实上，系统多个性能指标直接存在相互矛盾、此消彼长的关系，直接计算难以同时协调多个性能指标关系。可视化法相比解析式法具有直观性和便捷性的优点，通过图解的方式展现性能指标与参数定量关系，常见的有根轨迹法、波特图法和奈奎斯特图法，这些方法可以获得同时满足稳态误差、稳定裕度要求的参数区域。然而仅仅考虑时域或者频域单方面性能指标，难以兼顾时域和频域多个性能指标约束条件。
3、此外，statcom复杂的运行工况导致
4、针对pi参数设计时难以兼顾时域和频域多个性能指标以及系统参数不确定性的问题，亟待进一步研究具有较强理论依据的系统性整定方法。d分割法在极平面与控制器参数空间之间建立了直接关联，通过将极平面稳定域的边界映射到参数空间，构造了参数空间中的d分割边界，从而能够快速地确定控制器参数的稳定区域。
5、在上述研究的基础上，本专利技术提出一种基于d分割法的statcom参数优化方法。通过考虑数字控制延时建立statcom系统连续域数学模型。采用连续域d分割法获取pi参数稳定域，分析时域和频域性能指标随pi参数的变化关系，并提出兼顾时域、频域性能指标的连续域pi参数设计法。在此基础上，得到时域频域性能指标(相位裕度、幅值裕度、带宽)随pi参数变化的可视域。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：提出一种基于d分割法的statcom参数优化方法，以解决现有pi参数设计时难以兼顾时域和频域多个性能指标以及系统参数不确定性的问题。
2、本专利技术是采用以下技术方案实现的：
3、一种基于d分割法的statcom参数优化方法。首先，建立statcom控制系统的数学模型，得到电流内环回路传递函数。然后，基于d分割法获得控制器pi参数的稳定域，并基于期望控制系统相角裕度和幅值裕度以及带宽对pi参数进行整定。最后，基于pi参数的可视域，得到满足要求的pi参数。
4、作为本专利技术的一种优选方案，该方案包括以下步骤：
5、步骤a1：根据statcom控制系统的动态数学模型建立响应的传递函数。
6、步骤a2：采用d分割法得到系统的临界稳定曲线。
7、步骤a3：采用相角-增益裕度测试器得到期望裕度的区域，可以在满足一定裕度范围内选值，并结合电流环带宽大小，进一步对pi参数进行评估。
8、步骤a1所述的建立statcom控制系统的动态数学模型并推导传递函数，具体策略为：
9、statcom控制系统中电流内环是在dq坐标系中实现控制的，即并网逆变器输出电流的检测值ia，ib，ic，经过abc/αβ/dq的坐标变换转换为同步旋转dq坐标系下的直流量id，iq将其与电流内环的电流参考值id*，iq*进行比较，并通过相应的pi调节器控制分别实现对id，iq的无静差控制。电流内环pi调节器的输出信号经过dq/αβ逆变换后，即可通过spwm得到并网逆变器相应的开关驱动信号sa，sb，sc。
10、若不考虑电网扰动，则当采用dq坐标系的前馈解耦控制且考虑数字控制系统延时，并网逆变器解耦后的id电流内环控制结构iq环相同。以q轴电流环为例进行建模分析，d轴电流环同理。当开关频率足够高时，其逆变桥的放大特性可由比例增益kpwm近似表示。考虑到并网逆变器系统的直流侧电压扰动，在控制系统中加入vdc的解耦环节1/vdc，因此并网逆变器的等效增益kpwm为1。
11、gd(s)计算占空比时滞后一拍控制的延时，表达式为：
12、
13、式中，ts为采样周期。
14、gh(s)表示零阶保持器延时，反映pwm调制延时，表达式为：
15、
16、于是系统的开环传递函数可表示为：
17、gio(s)＝gpi,i(s)go1(s) (3)
18、开环传递传递函数gio(s)由pi环节和调制环节传递函数相乘得到，其表达式如下：
19、
20、式中，kp,i和ki,i分别为定电流控制器的比例和积分系数。
21、步骤a2所述的采用d分割法得到系统的临界稳定曲线，具体策略为：
22、含pi控制器的单位负反馈控制系统方程如式(5)所示，gpi(s)和g0(s)分别为开环传递函数中pi环节和调制环节的传递函数，其表达式如式(5)所示。
23、
24、式中：kp和ki分别为pi控制器的比例和积分系数；an，an-1，…，a1，a0和bm，bm-1，…，b1，b0分别为g0(s)的分母和分子多项式系数。该系统的闭环特征方程可以表示为：
25、δ(s,k)＝s(ansn+…a1s1+a0)+(skp+ki)(bmsm+…b1s1+b0)＝0 (6)
26、则d分割边界可以由δ(0，k)＝0，δ(∞，k)＝0以及δ(±jω，k)＝0组成：
27、
28、式中：k为参数(kp，ki)的函数参数域。由d0和d1可以得到2条奇异边界为：
29、
30、an＝0和b0＝0不构成参数稳定域的边界约束，ki＝0时约束关系成立。因此得到的边界为：
31、ki＝0 (9)
32、g0(s)的频率响应可以写作g0(jω)＝a(ω)+jb(ω)，将g0(jω)代入d2化简可以得到：
33、<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于D分割法的STATCOM参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所诉的一种基于D分割法的STATCOM参数优化方法，其特征在于，步骤S3基于相角-增益裕度测试器和电流环带宽大小，建立可视化的参数稳定域，确定PI参数，具体策略为：
【技术特征摘要】
1.一种基于d分割法的statcom参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所诉的一种基于d分割法的st...
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