基于非線性系統(tǒng)反饋線性化理論的靜止同步補(bǔ)償器研究

摘 要: 本文采用非線性變換和非線性系統(tǒng)反饋線性化理論，建立了同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下靜止同步補(bǔ)償器的非線性數(shù)學(xué)模型，結(jié)合線性系統(tǒng)最優(yōu)控制原理，設(shè)計(jì)了STATCOM的狀態(tài)反饋線性化解耦控制器，實(shí)現(xiàn)了有功功率和無功功率的解耦控制，并基于PSCAD/EMTDC的數(shù)字仿真，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的控制器具有良好的控制性能。

關(guān)鍵詞: 靜止同步補(bǔ)償器 反饋精確線性化 非線性控制

1.引言

與傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置相比，靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)是一種采用全控型電力電子器件和PWM技術(shù)的電壓源型變流裝置(VSC，Voltage Source Converter)。這種新型的無功補(bǔ)償裝置不用大電感或大電容來產(chǎn)生感性和容性無功，它通過控制大功率電力電子開關(guān)器件的通斷，在三相之間實(shí)現(xiàn)能量交換，從而產(chǎn)生所需的無功[1-3]。由于STATCOM的感性和容性運(yùn)行工況均連續(xù)可調(diào)，因此在電力系統(tǒng)具有廣闊的發(fā)展前途。

由于STATCOM系統(tǒng)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性的系統(tǒng)，因此一般的控制技術(shù)很難達(dá)到較理想的控制特性。基于反饋線性化思想的非線性控制理論近些年獲得了很大進(jìn)展[4-8]，而且成功地應(yīng)用到FACTS裝置中[5-7]，并取得很好的控制效果。本文將非線性系統(tǒng)反饋線性化理論應(yīng)用到STATCOM系統(tǒng)的建模和控制器設(shè)計(jì)中，建立了在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下STATCOM的非線性數(shù)學(xué)模型，提出了反饋線性化解耦控制策略，并基于PSCAD/EMTDC的數(shù)字仿真對(duì)所設(shè)計(jì)的控制器進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

2.同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下STATCOM的非線性數(shù)學(xué)模型

STATCOM的主電路一般由電壓型逆變器通過變壓器與交流系統(tǒng)連接。將STATCOM的器件損耗用集中參數(shù)電阻R等值表示，聯(lián)接變壓器僅計(jì)及其漏抗X，則STATCOM與交流系統(tǒng)的簡(jiǎn)化電路原理接線圖如圖1所示。

注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文