摘 要:为提高静止无功发生器(ASVG)的控制效果,针对ASVG无功电流内环控制系统,提出了一种无功电流滑模变结构控制方法。根据ASVG的装置级非线性数学模型,建立了系统无功补偿电流的控制模型,采用反馈线性化方法将系统线性化。在此基础上,应用极点配置法设计出滑动模态超平面,并在考虑外界扰动条件下完成了变结构控制规律的设计。数字仿真结果表明,设计的无功电流滑模变结构控制器较传统的PID控制器在无功电流的追踪能力上具有更快的响应速度,对系统摄动和外加干扰具有较强的鲁棒性。
关键词:静止无功发生器;非线性;变结构控制;滑动模态;无功电流
新型静止无功发生器(ASVG)是柔性交流输电(FACTS)家族的重要基础设备,它利用自换向变流器实现从感性到容性的整个范围内的连续动态无功
调节,响应快、精度高、运行可靠、体积小,受到国内外电力界的广泛关注[1-4]。但ASVG系统变流器本身非线性强、参数时变,用传统的控制方法控制效果难以满意。为此,研究更优性能的控制策略来提高ASVG的补偿性能具有很强的工程实用价值[5-8]。
滑模变结构控制(VSS)是特殊的非线性控制策略,无需精确的对象模型及系统在线辨识、响应速度快、对参数及外加干扰不灵敏、物理实现简单[9,10]。本文应用VSS理论,基于ASVG装置级动态数学模型,提出了一种ASVG无功电流补偿滑模变结构控制方法,描述了控制器的结构原理和参数计算过程,给出了仿真研究结果,为ASVG系统级控制器设计提供参考。电压源型桥式逆变电路(VSI)为主电路拓扑的ASVG装置系统原理图,VSI将直流侧电压udc转换成交流侧与电网系统电压us∠φ同频率的可控电压uc∠δ输出,改变uc幅值和相位,即改变了ASVG无功补偿的方向和性质。
本文采用滑模变结构理论设计了一种ASVG无功电流滑模控制器,在动、静态数字仿真实验中表现了良好的跟随性和较好的鲁棒性,针对具体设计指标可进一步优化切换函数、控制形式和参数的选择。此研究可为ASVG系统级控制器的设计提供一定借鉴。
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