包含STATCOM的电力系统模糊滑模变结构控制研究

摘要

静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator，STATCOM)是一种重要的柔性交流输电(Flexible AC Transmission System，FACTS)设备。它以电力电子变流器为装置核心，通过向电力系统注入方向与幅值均可连续动态调节的无功补偿电流，以维持装置接入点母线电压的稳定，同时还可以增加系统阻尼，提高暂态稳定极限等。随着大功率电力电子器件制造水平的提高及柔性交流输电技术的逐步成熟，STATCOM的经济效益和技术优势得到了广泛的认可，已逐渐向工程实用阶段迈进。
　　 随着越来越多的STATCOM设备接入电网，STATCOM与电网中即有设备间的交互影响问题，引起了高度关注。从系统级的层面，设计STATCOM与其他电力系统设备的协调控制器就成为一项很有实际意义的工作。
　　 系统对稳定性的要求不是单一的而是多目标的，STATCOM拥有的多种控制功能对提高系统的稳定性显然是有利的。但是，由于控制目标之间存在相互矛盾、相互制约的关系，要想兼顾所有控制目标非常困难[1]。如何设计灵活的控制器，针对不同的系统状态采用不同的控制模式，以满足系统对多目标控制的要求，就成为另一项非常有实际意义的工作。
　　 本文将变结构控制理论与模糊控制方法相结合，着力于设计STATCOM的系统级控制器。
　　 为协调STATCOM和系统中其他控制设备，避免控制设备间的相互干扰以更好的发挥控制器的控制能力，本文采用变结构控制方法设计STATCOM与发电机励磁设备的协调控制器，并采用模糊控制方法，削弱变结构控制产生的抖振影响。
　　 本文设计一种基于模糊控制方法的STATCOM多目标控制器，通过来自系统的反馈量来判断系统当前所处的状态，并对控制参数进行适当调节，在相互制约的多控制目标间寻找折衷的解决方案来改善系统的动态特性。
　　 利用MATLAB仿真，结果证明了本文所提出控制方法的有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.2 STATCOM控制方法的研究现状

1.3本课题的主要研究内容

第2章静止同步补偿器

2.1 FACTS与STATCOM简介

2.2 STATCOM的工作原理

2.3 STATCOM在电力系统中的作用

2.4 STATCOM与SVC的比较

第3章滑模变结构控制理论与微分几何法

3.1滑模变结构控制理论

3.1.1变结构控制理论的发展历史

3.1.2滑模变结构的相关概念

3.1.3滑模变结构控制的三要素

3.1.4滑模变结构控制的设计

3.1.5滑模变结构控制的抖振问题

3.2微分几何法

3.2.1非线性坐标变换和微分同胚

3.2.2李导数和李括号

3.2.3控制系统的关系度和非线性系统的线性化标准型

3.2.4非线性系统的反馈精确线性化

第4章模糊控制理论

4.1模糊控制的发展历史

4.2模糊控制的数学基础

4.2.1模糊集合

4.2.2语言变量和语言值

4.2.3语言规则及模糊推理

4.2.4解模糊

4.3模糊控制器设计

4.4 MATLAB Fuzzy工具箱的介绍

第5章STATCOM与发电机励磁装置的协调控制器设计

5.1数学模型

5.2精确线性化

5.3滑模变结构控制设计

5.4模糊控制设计

5.5仿真研究

第6章 STATCOM的多目标控制器设计

6.1多控制目标之间的矛盾

6.2 STATCOM多目标控制器设计

6.2.1功角稳定控制律设计

6.2.2电压稳定控制律设计

6.2.3阻尼控制律设计

6.2.4模糊控制设计

6.3仿真研究

结论与展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文