基于非线性控制策略的智能电网DSTATCOM模型研究

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1、ZHINENGDIANWANG智畿龟飘■。_

2、基于非线性控制策略的智能电网DSTATC0M模型研究郝海斌，唐小娜z，郭怀德2(1．西安理工大学，陕西西安710048；2．陕西电力职工培训中心，陕西西安710032)_

3、．摘要：从国家电网公司加快建设坚强智能电网重点工作出发，针对目前配电网电能质量改善装置——配电系统静止无功补偿~(DSTATCOM)存在控制器精度低、控制效果不理想等问题．分析研究了DSTATCOM在n—b—c坐标下与d-q一0坐标下的数学模型，并采用输入输出反馈线性化控制策略使系统实现了输入输出状态的精确线性化。从而将复杂的非线性系统综合问题转化为线性系统的

4、综合问题。关键词：智能电网；DSTATCOM；输入输出反馈线性化；电能质量中图分类号：TM714-3文献标志码：A文章编号：1673—7598(2010)01—0041—040引言1三电平DSTATCOM的状态空间模型智能电网是对电网未来发展的一种愿景，它更1．1a—b—c坐标下的数学模型接近于一种先进技术的总体框架，即以包括发电、输我国的配电系统以三相四线制为主。因此，本文电、配电、储能和用电的电力系统为对象，应用数字介绍的三相四线制DSTATCOM主电路采用三电平信息技术和自动控制技术，实现从发电到用电所有NPC逆变器，其拓扑结构如图1所示。环节信息的双向交流，系统地优

5、化电力的生产、输送基本的DSTATCOM电路由1个交流电网、1个平和使用lll。行的交流负荷、1个j相四线NPC逆变器、连接串联近几年来配电系统的电能质量控制技术得到了阻抗和储能电容以及相关的控制电路组成，其等效长足的进步．其中应用较广的为配电系统静止无功电路如图2所示补偿器(DSTATCOM)。DSTATCOM是一种提高电力该装置模型可以看作是1个等效电压源I，通过系统电能质量的有效手段，也是电网智能化的一类电阻尺与电感连接到电网，R与，J等效为耦合电路重要装置DSTATCOM具有动态响应速度快．响应时和半导体元件的损耗。，c为DSTATCOM的电流。直流间短，谐波抑制能

6、力强，抑制电压波动与闪变，并可以较好地对负荷的无功功率变化进行动态补偿等优点l21。但是，目前的DSTATCOM装置存在控制器精确度低，难以快速适应负荷变化导致控制效果不够理想等问题本文将针对以上问题，提出一种基于输入输出反馈线性化这一非线性控制策略的DSTATCOM模型，该控制策略具备智能电网的特征，能够使得DSTATCOM的复杂非线性系统整体精确线性化，这样得出的模型可以方便地应用经典控制理论中的各种控制策略进行控制器的研制。图1采用三电平NPC逆变器的三相四线制DSTATCOM主电路收稿日期：2009—12—02作者简介：郝海斌(1984一)，男，陕西延安人，硕士研究

7、生，研究方向为电能质量与柔性输电技术智能电网ZHINENGDIANWANG再定义一个符号函数sig∽={。因此，就有abs(Sj)=sig(Sj)·S。将式(5)代人式(4)，用眦：和Dc眦+Dc：作为2个新变量取代眦和Dc，这样DSTATCOM在a—b—C坐标下的数学模型可建立如下：X=AlX+BU(6)图2a—D一唑标下DSTATCOM各部分等效电路其中：侧为2个等效电流源分别与2个电容器相连接。直流一R／XL00一2XL2XL侧与交流侧的连接可以通过表示逆变器开关动作的0一RIX￡0旦～2XL2X￡开关函数来描述。如果能将三相线电流控制为对称Al=00-RcⅨL一的正

8、弦波，则中线电流可降至零『3]。2XL2XLXo．abs(SJXc"s(．sb)Xc"o~(sJ00在。一b—c坐标下系统各参数可描述为：·SXo．SbXo．S001／X￡00II亡j=a,b，e01／XL0JIfI，sa1001／XLl，l，IlI，sblRe=篆，XL=，SDC．sVDcbase=000llAVDcscJO00JLDCz古凡z，k一，Vvcl=rT1rk，oczr1)D’C21．2a_0坐标下的数学模型d-q一0坐标下的开关函数(忽略开关动作产生LDC11IDcztDC2，，c的谐波)为：1DCbase』DCbasewOuD(：badu=kcos~，dq

9、=ksin3，do=O(7)(1)式中：相角表示逆变器输出电压相对于参考位置的式中：5、、分别为功率、电压和电流基准值；相移；为控制因数，可以为0到l之间的任意数。z=，为阻抗的基准值；oJ。为系统在标称频率(全文均为50Hz)下的角速度，时间的基准值可直流侧与交流侧的连接可表示为：以表示为t~=1／OJo；k为调制比，它可以是0到l之间[V。]T_-k·[sicos60IT．Voc(8)根据参考文献【4】，逆变器在d—q—O同步坐标系的任意值。中有如下关系：在口一b—C坐标下的系统模型中，器件(~NIGBT)的开