DSTATCOM自适应控制算法研究

摘要

随着工业水平的发展和人们生活质量的进步，越来越多的非线性、不平衡、冲击性负载被接入电网，造成了一系列的电能质量问题，例如谐波、功率因数低、三相不平衡以及电压波动、闪变和不对称等，对电力系统安全稳定经济高效运行产生不利影响。静止同步补偿器（STATCOM）因其动态响应快、运行范围广等优点成为无功补偿未来发展方向，已被认为是最有效的电能质量问题解决方案之一。本文对基于自适应算法的配电网静止同步补偿器（DSTATCOM）的控制方法进行了理论和仿真研究。 本文首先对DSTATCOM的工作原理进行了分析，介绍了DSTATCOM补偿电流检测算法的国内外研究现状，基于基尔霍夫定律详细建立了三相三线制DSTATCOM的数学模型，分析比较了电流间接控制和电流直接控制，鉴于本文研究的DSTATCOM运用于低压配电网，补偿容量较小，控制方法采用电流直接控制，经自适应算法计算出电源电流参考值，由 PWM 滞环控制器产生脉冲信号，从而实现对电压型逆变电路的控制。另外，本文也介绍了基于最小均方（LMS）算法的DSTATCOM 控制模型在三相电路中的基本原理。 其次，在分析总结了基于LMS算法的参考电源电流计算方法的原理及其缺陷的基础上提出了一种基于变步长最小绝对值三次方（VSS-LMAT）算法的自适应参考电源电流计算方法。该方法通过变步长提高了算法的收敛速度并同时降低了稳态误差，当负载电流发生突变时，该算法也具有较强的跟踪能力。仿真实验中，在对三相不平衡非线性负载的补偿效果上，该算法相对于p-q算法、ip-iq算法以及传统的LMAT算法具有明显的优势。 最后，本文提出了基于广义混合范数（GMN）算法的参考电源电流计算方法，并建立了基于GMN算法的DSTATCOM控制模型。GMN算法使用误差的l p和lq范数的凸组合作为代价函数，同时增加了收敛速度并持续地减小了稳态误差。 通过在matlab/simulink中建立三相三线制DSTATCOM的仿真模型，不论负载是稳态还是动态变化情况下，不论三相负载对称与否，本文所提出的控制方法均具有良好的谐波消除、功率因数校正、公共点（PCC）电压控制的性能和动态响应速度。

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