基于粒子群优化和自抗扰控制理论的D-STATCOM控制系统研究

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1、基于粒子群优化和自抗扰控制理论的D．STATCOM控制系统研究摘要配电网静止同步补偿器(D．STATCOM)因其能有效补偿无功功率、稳定配电网电压、在无功补偿和谐波治理上的良好性能，得到了广泛的应用，对其控制器研究是业内研究热点之一。本文主要基于粒子群优化(PSO)算法和自抗扰控制(ADRC)理论对其控制系统进行设计。针对电压源型D．STATCOM，以无功电流补偿和直流侧电压稳定作为控制目标，设计了直流电压外环．交流电流内环的双闭环控制系统。首先，电压调节器和电流调节器均采用带抗积分饱和和限幅环节的PI控制器结构，利用PSO算法对其控制器参

2、数进行寻优。为了比较自抗扰控制算法和PI控制方法的控制效果，对自抗扰控制理论进行分析，在典型非线性二阶自抗扰控制算法基础上，进行简化设计，减少了需整定的调节器参数，将其用于电压外环控制器的设计中。其次，在MATLAB／Simulink下建立系统整体的仿真模型，利用仿真实验对两种控制器的控制效果进行验证。结果表明基于PSOPI控制器和ADRC控制器的D．STATCOM控制系统均能实现有效补偿无功电流和稳定直流侧电压的目的，且系统具有较好的抗干扰能力和较快的动态响应速度。相比较而言，基于ADRC控制器的系统稳定直流侧电压能力和动态响应速度都略胜

3、一筹。最后，本文还在实验室dSPACE实时仿真平台上进行实时控制实验。实验结果表明基于ADRC控制器的D．STATCOM控制系统具有良好的补偿无功电流和稳定直流侧电压能力，鲁棒性较强。关键词：配电网静止同步补偿器粒子群优化自抗扰控制controlsystemiSakeyproblemforthesereasonsabove．TlliSdissertationstudiedthemethodofD．STf虹COMmainlybasedonparticleswarmoptimization(PSO)algorithmandauto—distur

4、bance—rejectioncontrol(ADRC)theory．ForvoltageSOUlCetypeD-STATCOM，thedualclosedloopschemewiththeDC—sidevoltageastheouterloopandtheaccurrentastheinneronewasdesigned．Theabilityofreactivecurrentcompensationanddcvoltagestabilitywerethetargets．Firstly，thevoltageandcurrentregulat

5、orswiththestructureofP1whichcouldanti—integrationsaturationweredesigned．硼1eparameterswereobtainedviaPSOalgorithm．InordertocomparetheeffectofPImethodandADRCmethod．thisdissertationalsosimplifiedthetypicalnonlinearsecondorderauto—disturbance-rejectionalgorithmtodesigntheDC—si

6、devoltageregulator．Secondly．thewholesimulationmodeloftheD．STATCOMsysteminMATLAB／Simulinkwasestablished．ThesimulationresultsverifiedthattheD．STATCOMbasedonPS0PImethodandsimplifiedADRCmethodbothcouldsupplythereactivecurrentasrequiredandmaintainthedc-sidecapacitorvoltagestead

7、y．Comparingthetwosystems，the√∞RCsystemhadabetterabilityinmaintainingtheDC—sidevoltagesteadyandhadafasterdynamicresponsespeed．111irdly．theexperimentsindSPACEreal—timesimulationplatformweretakenout．TheresultsshowedthattheD．STATCOMbasedonthesimplifiedADRCcontrollerhadagoodabi

8、lityofcompensatingreactivecurrentandIImaintainingtheDC—sidevoltagesteady．TheD—STATCOMcont