電壓無功模糊控制系統設計

李佐平　陳瑤玲

摘 要：文章對電壓無功補償中模糊控制器的設計方法給予詳細介紹，采有模糊控制可較好地處理電壓質量和功率因數的關系，能夠適應現場的不同控制要求。

關鍵詞：電壓；無功；模糊控制

引言

采用九區圖控制法[1]對無功補償裝置進行控制時主要采集無功功率偏差后進行調節，在調整無功功率時，因電網中無功和電壓為關聯變量，僅對其中一個變量進行調節而不考慮兩者關聯難以達到理想效果。

1 控制策略的設定

模糊數學[2]在1965年提出，模糊邏輯于1974年進行成功應用于鍋爐和蒸汽機控制[3]。由于模糊控制不需要建立精確的數學模型，能獲得專家經驗的優點，對經典手段難以控制的對象或只能靠有經驗的操作人員才能控制的對象更為適用。

電壓無功補償有不同的電壓等級和應用場合，難以建立精確的數學模型。使用模糊控制策略，利用長期積累的專家經驗來進行控制操作，可以解決傳統控制方法中存在的系統不穩定、開關器件頻繁動作等問題。

2 模糊控制器設計

首先確定模糊控制器的結構，以無功和電壓偏差為輸入信號，電容器組投切信號為輸出。以表格方式建立專家知識庫，控制器實現主要通過查表法進行，控制器典型結構見圖1。

2.3 控制規則

3 輸出信息的模糊判決

通過模糊推理得到的模糊量不能直接用于控制，必須轉換為精確量，這種轉換過程稱為模糊判決，即清晰化。清晰化方法中重心法較為常用。該法以控制作用論域上的點u∈U對控制作用模糊集的隸屬度U（u）為加權系數進行加權平均而求得解模糊結果。對于離散論域的情形，本次設計中由所得論域Z={-6，-5，…，0，…，5，6}上的元素Zk，采用重心法對其進行模糊判決，將模糊輸出量轉制為用于實際控制的精確量uij。

4基于MATLAB的實現

運用MATLAB軟件中Fuzzy Logic ToolBox提供的圖形用戶界面工具或利用MATIAB命令編程均可建立模糊推理系統。將模糊推理系統變量結構導人Simulink之中，并利用Power System Blocket模塊根據電壓等級、負荷特點建立電網模型進行仿真。

5 結束語

電壓無功模糊控制不需要建立精確的數學模型，可避免在輕載時出現的振蕩問題，減少開關器件的動作次數，可適用于不同電壓等級和工作場合，具有良好的準確性和魯棒性。

參考文獻

[1]吳慧政，趙景水，王峰.基于九區圖法的變電站VQC頻繁動作的分析和預防[J].電力學報，2007，22（1）：65-67.

[2]Zadeh L A，Fuzzy Set.Information and control.1965，8（2）：338-

358.

[3]Mamdani E H. Applications of Fuzzy Algorithms for Control of Simple Dynamic Plant. Proc IEEE，1974，121：1585-1588.

[4]Yi Hsin Len，Chern Lin Chen，Tso Min Chen.Analysis and Design for Asymmetrical Half-bridge Forward Mode Converters[C].IEEE Power Electronics Drive Systems，2001（1）：126-130.

[5]李士勇.模糊控制·神經控制和智能控制論[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1996：35-40.

作者簡介：李佐平（1974-），男，漢族，云南普洱人，碩士，云南機電職業技術學院，副教授，研究方向：模糊控制，電力電子技術。

陳瑤玲（1984-），女，漢族，湖南邵東人，碩士，云南機電職業技術學院，助教，研究方向：模式識別。