改進(jìn)控制律的變結(jié)構(gòu)ＳＴＡＴＣＯＭ無功補償控制

2014年12月23日14:43:28 本網(wǎng)站我要評論(2)字號：T | T | T

摘　　　要：靜止同步補償器（ＳＴＡＴＣＯＭ）是柔性交流輸電系統(tǒng)（ＦＡＣＴＳ）的重要組成部件，本文建立了靜止同步補償器在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，通過ＰＡＲＫ變換將ＡＢＣ坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為ｄｑ坐標(biāo)。鑒于ＳＴＡＴＣＯＭ在ｄｑ坐標(biāo)下的強耦合性，采用狀態(tài)反饋精確線性化方法將該模型線性化解耦，構(gòu)造出一個偽線性模型。然后，采用一種改進(jìn)的指數(shù)趨近律變結(jié)構(gòu)控進(jìn)行了ＳＴＡＴＣＯＭ無功補償控制器的設(shè)計。較后，使用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ對所設(shè)計的控制器進(jìn)行了計算機仿真，并與傳統(tǒng)的ＰＩ控制器比較，說明了變結(jié)構(gòu)控制的ＳＴＡＴＣＯＭ無功補償控制器設(shè)計的可行性和有效性，同時也證明了改進(jìn)的指數(shù)趨近律變結(jié)構(gòu)控制的優(yōu)越性。

關(guān)　鍵　詞：ＳＴＡＴＣＯＭ；變結(jié)構(gòu)；無功補償；狀態(tài)反饋精確線性化

１　引　言

靜止同步補償器（ＳＴＡＴＣＯＭ）是新一代柔性交流輸電系統(tǒng)（ＦＡＣＴＳ）設(shè)備的重要成員之一，它以電力電子變流器為裝置核心，通過向電力系統(tǒng)注入相位和幅值均可連續(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［１］。與ＳＶＣ相比，基于自換相變流電路的ＳＴＡＴＣＯＭ的調(diào)節(jié)速度快、損耗小、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用更有效。尤其在系統(tǒng)故障的情況下，ＳＴＡＴＣＯＭ進(jìn)行電壓維持、防止電壓崩潰、提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和抑制系統(tǒng)振蕩的能力較強。

對ＳＴＡＴＣＯＭ的數(shù)學(xué)模型［２］進(jìn)行分析，可知該系統(tǒng)是一個強耦合的非線性系統(tǒng)，直接對其非線性模型進(jìn)行控制器的設(shè)計相對來說較為復(fù)雜。本文采用狀態(tài)反饋精確線性化方法對非線性系統(tǒng)模型進(jìn)行線性解耦，構(gòu)造一個偽線性系統(tǒng)，然后采用一種改進(jìn)的指數(shù)趨近律變結(jié)構(gòu)控制律來實現(xiàn)ＳＴＡＴＣＯＭ的變結(jié)構(gòu)控制。

滑模變結(jié)構(gòu)控制較強的魯棒性使它受到各領(lǐng)域研究人員的廣泛關(guān)注。滑模變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)從初始狀態(tài)到較終穩(wěn)定狀態(tài)可以分為２個階段：①從初始狀態(tài)向滑模面運行的趨近段；②系統(tǒng)沿滑模面向穩(wěn)定點運行的滑動模態(tài)段［３］。在這兩個階段中，系統(tǒng)特性有較大的不同。只有保證滑模變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在趨近段和滑動模態(tài)段都具有良好的性能，才能讓它魯棒性強的優(yōu)勢在實際應(yīng)用中得以發(fā)揮。其缺點在于：控制律由于高速切換容易產(chǎn)生高頻抖動。

本文采用一種改進(jìn)的指數(shù)趨近律方法進(jìn)行變結(jié)構(gòu)控制的設(shè)計。當(dāng)正常運動段遠(yuǎn)離切換面時，能快速地趨向切換面；當(dāng)運動段接近切換面時，趨近速度又大大降低。與常用的指數(shù)趨近律相比，本文采用的方法可使過渡時間進(jìn)一步減小，系統(tǒng)的抖動也有所下降。

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