基于模糊控制的STATCOM控制系统研究与设计

摘要

现代工业的发展使得快速有效的无功补偿变得很有必要，柔性交流输电技术(FACTS)应运而生，快速发展。静止同步补偿器（STATCOM）是FACTS家族中一个重要的无功补偿装置，目前STATCOM控制器使用的控制方法很多比较复杂且不易被掌握。论文的主要目标就是寻找一种简单有效的控制方法来保持系统电压稳定，提高系统暂态稳定性，并基于此方法设计STATCOM控制器。 首先简要说明了无功补偿的意义及FACTS技术，回顾了无功补偿装置的发展历程，论述了STATCOM的发展研究现状及目前的研究重点，说明了论文研究的必要性。 其次研究了STATCOM的工作原理及主电路结构，根据其工作原理分析了STATCOM的稳态数学模型，应用瞬时无功功率对STATCOM及其控制系统进行了分析，并在此基础上分析简化了STATCOM的动态模型，得到了主要的几个参数和控制量。 再次根据电力系统变参数、非线性以及对控制要求的特点，针对维持系统节点电压、提高系统暂态稳定性能等控制目标设计了逆系统PI控制器，之后再结合模糊逻辑和逆系统PI控制两种方法，提出了一种模糊PI控制方法，使其能满足电力系统的要求，并以此控制方法为STATCOM设计了控制器。 然后简要给出了硬件设计的组成部分及其所要实现的功能，设计软件控制流程和程序中断流程。 最后通过MATLAB/SIMULINK建立了一个含有STATCOM的电路仿真模型。经过理论分析和仿真研究，得到了STATCOM的控制参数。在不同控制方法下使用MATLAB中的SIMULINK软件包对模型进行仿真验证，得到的结果表明了所设计控制方法优于PI控制方法，使STATCOM能充分发挥其补偿效果。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1 无功补偿的意义及发展STATCOM的必要性

1．1．1 无功补偿与FACTS技术

1．1．2无功补偿装置的发展概况

1．1．3发展STATCOM的必要性

1．2．1 STATCOM的提出及国内外发展现状

1．2．2 STATCOM的控制研究现状

1．2．3 STATCOM现阶段的研究重点

1．3本论文的主要研究工作

第2章STATCOM的工作原理与模型分析

2．1 STATCOM工作原理简述

2．2 STATCOM的稳态数学模型

2．3 STATCOM的动态数学模型

2．3．1 STATCOM瞬时变量的应用

2．3．2 STATCOM中的瞬时电量变换

2．3．3 STATCOM动态模型分析

2．4 本章小结

第3章STATCOM的模糊控制器设计

3．1 电力系统对STATCOM控制器的要求及实现原理

3．1．1 STATCOM控制器的设计原则

3．1．2 STATCOM维持节点电压原理的实现

3．2 STATCOM控制器设计

3．2．1 基于逆系统PI控制的STATCOM控制器设计

3．2．2基于模糊控制的STATCOM控制器设计

3．3本章小结

第4章STATCOM控制器硬件与软件设计

4．1 STATCOM的硬件设计

4．2 STATCOM控制器的算法与软件流程

4．3 本章小结

第5章仿真分析

5．1 MATLAB中建立电力系统模型的方法

5．2 STATCOM仿真模型的建立

5．3 STATCOM的仿真分析

5．3．1 逆系统PI控制器仿真分析

5．3．2模糊PI控制器仿真分析

5．4本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

作者简介

附录