基于狀態(tài)空間模型的FACTS控制策略研究.pdf

1、隨著電力電子元件單件容量向大功率及高電壓的迅速發(fā)展,柔性交流傳輸設(shè)備(Flexible AC Transmission Systems,簡稱為FACTS)應(yīng)運(yùn)而生。它們是以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)并具有其它靜止控制器件的交流傳輸設(shè)備,能增強(qiáng)輸電系統(tǒng)的可控能力,并增大送電容量。本文針對FACTS設(shè)備的控制策略從原理、數(shù)學(xué)建模、參數(shù)設(shè)計、控制目標(biāo)電流檢測算法、控制算法及MATLAB/SIMULINK與EMTP仿真驗證等幾個方面進(jìn)行研究。所做主要工

2、作如下：(1)基于狀態(tài)空間平均法對單相和三相FACTS的變流器部分進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。并且對于直流側(cè)電容、輸出電抗器、緩沖吸收回路、預(yù)充電電路、濾波電路等各個電路參數(shù)進(jìn)行了討論和仿真分析。以降低電流器出口電流的諧波含量和保持直流電容電壓波動幅值在一定范圍內(nèi)的要求選擇電容值。輸出電抗器可以有效抑制變流器中的IGBT開關(guān)時產(chǎn)生的瞬間高電壓,減少此電壓對電纜絕緣的不良影響,也可依靠線圈的感抗阻礙電流變化,限制短路電流的數(shù)值。在其他參數(shù)不變的情況下,

3、調(diào)節(jié)輸出電抗器,可以改善系統(tǒng)電流的波形。(2)在傳統(tǒng)的無功電流檢測算法的基礎(chǔ)上,提出了兩種新型的控制目標(biāo)電流檢測算法。第一種方法直接對裝置輸出的電流進(jìn)行控制,通過直流側(cè)電壓和變流器兩側(cè)功率傳輸?shù)年P(guān)系,推導(dǎo)出損耗電流與直流側(cè)電壓的變化關(guān)系公式；提出損耗有功電流和負(fù)荷無功電流的計算方法,及直流側(cè)電壓的控制策略。第二種檢測方法在第一種方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),基于三角函數(shù)自身的數(shù)值關(guān)系,實現(xiàn)非常簡單。同時,將其推廣到三相三線制系統(tǒng),通過補(bǔ)償負(fù)序分

4、量,抑制其三相不平衡；可提取其諧波成分,對特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償。(3)針對基于直流側(cè)電容電壓控制和系統(tǒng)無功電流反饋控制的控制算法進(jìn)行了討論。對PI控制以及滯環(huán)控制分別進(jìn)行了建模和仿真分析,并且對滯環(huán)控制的環(huán)寬對變流器的影響進(jìn)行了討論。此外,針對參數(shù)不確定系統(tǒng)的魯棒性能分析和綜合問題,引入了H控制策略,不再依賴Riccati方程。這是一種基于線性矩陣不等式的處理方法。它將控制問題轉(zhuǎn)化成一個線性矩陣不等式系統(tǒng)的可行性問題,或者是一個具有線性矩