含STATCOM單機系統(tǒng)非線性滑模控制研究.pdf

1、隨著控制理論的發(fā)展、電力電子技術的進步和計算機運算速度的提升，越來越多的新技術、新設備和新策略應用到電力系統(tǒng)的運行控制中。靈活交流輸電技術(Flexible AC Transmission System, FACTS)就是目前被廣泛研究和應用的一種技術，它可以有效地提高系統(tǒng)輸電容量，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性，改善電能質(zhì)量，但同時，F(xiàn)ACTS控制器的引入也增加了電力系統(tǒng)的復雜性、不確定性。另外FACTS控制器與勵磁控制系統(tǒng)、FACTS控制器與汽門控

2、制系統(tǒng)、FACTS控制器與FACTS控制器等這些控制行為之間的相互影響和協(xié)調(diào)作用也變得更加明顯?？紤]到電力系統(tǒng)強非線性、變結(jié)構(gòu)、變參數(shù)的特點，對這些控制器與系統(tǒng)本身構(gòu)成的一個典型多輸入非線性動態(tài)系統(tǒng)，應用魯棒性強的非線性控制理論來進行控制器設計，以充分挖掘STATCOM的工作潛能。 靜止同步補償器(Static Synchronous Compensator，STATCOM)是柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)的重要組成部件，它以電

3、力電子變流器為裝置核心，通過向電力系統(tǒng)注入方向與幅值均可連續(xù)動態(tài)調(diào)節(jié)的無功補償電流，以維持裝置接入點母線電壓的穩(wěn)定，同時阻尼功率振蕩，提高暫穩(wěn)極限。與傳統(tǒng)的靜止無功補償器(SVC)相比，STATCOM具有無功調(diào)節(jié)連續(xù)、響應快、運行范圍寬、體積小、產(chǎn)生諧波和損耗低等明顯優(yōu)勢。因此，本文主要研究了含STATCOM單機系統(tǒng)的非線性協(xié)調(diào)滑?？刂频挠嘘P問題，其主要內(nèi)容有： 一、概要總結(jié)FACTS技術，特別地介紹了靜止同步補償器(STATC

4、OM)的基本結(jié)構(gòu)和原理；通過與靜止無功補償器(SVC)相比較，深入分析了靜止同步補償器(STATCOM)的無功電流特性和其對輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高。 二、介紹了微分幾何理論的基本概念，以及分別分析了單輸入單輸出、多輸入多輸出系統(tǒng)的精確線性化的條件、線性化的過程；介紹了變結(jié)構(gòu)控制的基本概念和原理，以及其控制器的設計過程和方法；最后分析了本文應用的準滑動模態(tài)控制。 三、首先分析具有靜止同步補償器(STATCOM)的單機無窮大系

5、統(tǒng)的數(shù)學模型，并利用微分幾何理論進行精確線性化，得出了二輸入二輸出的偽線性系統(tǒng)；把偽線性系統(tǒng)劃分為兩個子線性系統(tǒng)，對第一個子系統(tǒng)采用了具有李雅普諾夫直接法的滑?？刂圃O計，對第二個采用了線性極點配置法的準滑?？刂破髟O計；最后對設計的控制系統(tǒng)進行了MATLAB仿真試驗，并與非線性最優(yōu)控制方法進行了比較。 四、考慮STATCOM、勵磁與汽門的單機無窮大系統(tǒng)數(shù)學模型，對此系統(tǒng)模型能否精確線性化進行了論證；并進一步精確線性化，得出三輸入三