基于自抗扰理论的静止同步串联补偿器控制策略研究

摘要

静止同步串联补偿器相对其它柔性交流输电系统(FACTS)设备，可直接通过对逆变器产生的电压幅值与相角进行控制，实现与电网之间的能量转换，从而达到精确调控输电线路等效阻抗的同时保证系统运行稳定性的目的，具有控制精度高，响应快，动态性能优良等特性。但是该控制器受数学模型精准性、多参数变化的影响，鲁棒性不强，因此，本文以静止同步串联补偿器(SSSC)为研究对象，对其数学模型进行分析，并在此基础上提出了基于自抗扰的改进控制策略。 本文首先基于含SSSC的两机电力系统的工作特性进行了详细的分析，并根据其在潮流控制中的作用方式推导了SSSC系统的理论模型，在此基础上，结合坐标变换构建了静止坐标系(d-q)下的状态方程，实现了对SSSC控制器的设计。 其次，针对传统PI控制存在的响应速度慢、影响参数少、难以对复杂系统进行有效调控的问题，本文提出了基于改进自抗扰静止同步串联补偿装置的控制方法，并对基于ADRC的SSSC理论模型进行了设计，以实现系统动态特性快速跟踪的同时保证暂态特性的有效控制。 最后，利用MATLAB/SIMULINK模块，对所设计的改进控制器理论模型进行了搭建并进行仿真。仿真结果表明：与基于传统PI控制策略下的SSSC系统相比，本文构建的改进SSSC控制器具有更快的响应速度，较小的超诃，输出波形更加平滑，对系统动态特性进行跟踪的效果明显增强。

目录

声明

1绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 FACTS的研究现状

1.3 SSSC的研究现状

1.4 本文主要工作

2 SSSC工作原理、功角特性及数学模型

2.1 SSSC补偿理论、功角特性

2.1.1 调节线路电流

2.1.2 调节输送功率

2.1.3 SSSC的伏安特性

2.1.4 SSSC的阻抗特性

2.1.5 SSSC的注入功率

2.1.6 SSSC的响应速度

2.2 SSSC的数学模型

2.2.1 交流侧的电路方程

2.2.2 直流侧的电路方程

2.3本章小结

3 ADRC原理及验证

3.1 自抗扰控制策略

3.1.1 自抗扰控制理论的提出

3.1.2 跟踪微分器（TD）

3.1.3 扩张状态观测器（ESO）

3.1.4 非线性误差反馈控制率（NLSEF）

3.2 非线性函数自抗扰仿真

3.3 本章小结

4 基于自抗扰理论的SSSC控制策略及其仿真分析

4.1 SSSC的控制策略

4.1.1 SSSC的内环控制

4.1.2 SSSC的外环控制

4.2 SSSC基本结构的选择

4.2.1 变压器的选择

4.2.2 开关器件的选择

4.3 SSSC调制策略的选择

4.4 传统的PI控制

4.5 SSSC自抗扰控制器的设计

4.5.1 跟踪微分器（TD）的设计

4.5.2 扩张状态观测器（ESO）的设计

4.5.3 非线性误差反馈控制率（NLSFE）的设计

4.5.4 SSSC电压外环的ADRC控制方案

4.6 仿真分析

4.6.1 SSSC仿真模型的搭建

4.6.2 SSSC的感性及容性阻抗补偿仿真

4.6.3 ADRC控制的直流电压仿真分析

4.7 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间主要研究成果