STATCOM和發(fā)電機勵磁微分代數(shù)系統(tǒng)的非線性協(xié)調(diào)控制策略研究.pdf

1、近年來，隨著大功率風力機組、電氣化鐵路等非線性電力設(shè)備的掛網(wǎng)運行，維持系統(tǒng)功角平衡，確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行成為當前電力系統(tǒng)的首要任務(wù)。柔性交流輸電系統(tǒng)(flexible AC transmission system，F(xiàn)ACTS)是一種基于現(xiàn)代電力電子技術(shù)的新型電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。基于我國電網(wǎng)基礎(chǔ)薄弱且無功分布不均衡的現(xiàn)狀，越來越多的FACTS設(shè)備投入運行。靜止同步補償器（static synchronous compensator, ST

2、ATCOM）作為FACTS家族的重要成員，能夠通過快速無功吞吐維持系統(tǒng)功率的動態(tài)平衡，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，被譽為當前最理想的靜止無功補償設(shè)備。發(fā)電機的勵磁控制一直被廣大電力學者認為是提升發(fā)電機輸出穩(wěn)定性和抑制系統(tǒng)低頻振蕩的重要手段，是研究電力系統(tǒng)非線性控制的主要載體之一。因此，如何將STATCOM與發(fā)電機勵磁控制相結(jié)合，建立非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，改善電力系統(tǒng)動、靜態(tài)性能，成為一項極具理論研究價值和實際工程意義的工作。
　　 本文以微分代

3、數(shù)系統(tǒng)控制理論為基石，主要完成以下幾點工作:
　　 (1)選取極具工程實際價值的凸極式發(fā)電機作為研究對象，建立3階凸極發(fā)電機勵磁系統(tǒng)模型。同時從STATCOM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)入手，選用STATCOM的脈沖控制角θ和STATCOM超前系統(tǒng)電壓角α為控制量，克服以往STATCOM模型約束條件較多的缺點，建立基于d-q-0軸的新型3階STATCOM數(shù)學模型。通過擾動仿真試驗，分別校驗所建模型的正確性。
　　 (2)利用微分代數(shù)系統(tǒng)理

4、論，結(jié)合前文所建模型，建立6階發(fā)電機勵磁和STATCOM非線性協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。利用多目標非線性控制法(MNC)，選取合理的組合輸出函數(shù)，完成協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)多指標控制策略的設(shè)計，得到系統(tǒng)的非線性控制律u。對所建系統(tǒng)進行數(shù)字仿真，仿真結(jié)果同線性最優(yōu)控制法(LOC)對比，校驗MIMO系統(tǒng)模型以及對應(yīng)非線性控制律u的可靠性和有效性。
　　 (3)為了降低控制策略對系統(tǒng)約束條件的依賴，簡化非線性控制律u中c、k參數(shù)的配置難度，本文將目標全息反