[發(fā)明專利]STATCOM的矩陣形式間接電流控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310461972.6
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103501011A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 張曉濱;鐘彥儒;段建東;曾光;孫向東;伍文俊
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

1.一種STATCOM的矩陣形式間接電流控制方法，其特征在于，按照以下步驟實施：

第一步，建立STATCOM的主電路；

第二步，建立STATCOM的線性化數(shù)學模型，

令電網(wǎng)電壓的瞬時值為：

ea=Esinωteb=Esin(ωt-2π3)ec=Esin(ωt+2π3)---(1)]]>

STATCOM采用SPWM調(diào)制，調(diào)制波的瞬時值為：

vma=λsin(ωt-θ)vmb=λsin(ωt-θ-2π3)vmc=λsin(ωt-θ+2π3)---(2)]]>

根據(jù)基爾霍夫定理和采用SPWM電壓逆變電路的輸出電壓計算公式導出第一步建立的電路交流側(cè)的電路方程：

Li·a+Ria=ea-12vmavdcLi·b+Rib=eb-12vmbvdcLi·c+Ric=ec-12vmcvdc---(3)]]>

由交流側(cè)和直流側(cè)的能量守恒得：

Cv·dcvdc=12vmavdcia+12vmbvdcib+12vmcvdcic---(4)]]>

依據(jù)式（3）和（4）推導得到STATCOM的非線性數(shù)學模型為：

i·ai·bi·cv·dc=-RL00-12Lvma0-RL0-12Lvmb00-RL-12Lvmcvma2Cvmb2Cvmc2C0iaibicvdc+1L0001L0001L000eaebec---(5)]]>

定義基值系統(tǒng)為：

將所述基值系統(tǒng)帶入式（5）得STATCOM的標幺化數(shù)學模型為：

i·a*i·b*i·c*v·dc*=-R*L*00-12L*vma0-R*L*0-12L*vmb00-R*L*-12L*vmcvma2C*vmb2C*vmc2C*0i*ai*bi*cv*dc+1L*0001L*0001L*000e*ae*be*c---(7)]]>

通過

Tpq/abc=23sinωtsin(ωt-23π)sin(ωt+23π)-cosωt-cos(ωt-23π)-cos(ωt+23π)---(8)]]>

將STATCOM的標幺化數(shù)學模型從a-b-c三相靜止坐標系變換到p-q兩相旋轉(zhuǎn)坐標系上，得到STATCOM在p-q旋轉(zhuǎn)坐標系下的標么化非線性狀態(tài)方程數(shù)學模型為：

i·p*i·q*v·dc*=-ωR*L*-ω0ω-ωR*L*0000ip*iq*vdc*+-ω2L*vdc*00-ω2L*vdc*ωC*2ip*ωC*2ip*vmpvmq+ωL*ep*ωL*eq*0---(9)]]>

iq*vdc*=010001ip*iq*vdc*]]>

用最優(yōu)線性化的方法得到STATCOM的標幺化線性數(shù)學模型為：

i·p*i·q*v·dc*=-ωR*L*-ω0ω-ωR*L*0000ip*iq*vdc*+-ω2L*vdc*[t0]00-ω2L*vdc*[t0]ωC*2ip*[t0]ωC*2ip*[t0]vmpvmq---(10)]]>

iq*vdc*=010001ip*iq*vdc*]]>

第三步，依據(jù)第二步所推導的STATCOM的標幺化線性數(shù)學模型設計矩陣形式的間接電流控制策略，

將STATCOM的線性化數(shù)學模型簡寫為：

x·1(t)=A1x1(t)+B1u1(t)y1(t)=C1x1(t)---(11)]]>

式中：

A1=-ωR*L*-ω0ω-ωR*L*0000,B1=-ω2L*vdc*[t0]00-ω2L*vdc*[t0]ωC*2ip*[t0]ωC*2ip*[t0],C1=010001]]>

x1=ip*iq*vdc*,u1=vmpvmq,y1=iq*vdc*]]>

設矩陣形式控制器的初始形式為：

G2(s)=1s1.01111---(12)]]>

則矩陣形式控制器的狀態(tài)方程為：

x·2(t)=A2x2(t)+B2u2(t)y2(t)=C2x2(t)=u1(t)---(13)]]>

式中：A2=0000,B2=1001,C2=1.01111]]>

STATCOM串聯(lián)矩陣形式控制器的系統(tǒng)狀態(tài)方程為：

x·e(t)=Aexe(t)+Beu1(t)+Eer(t)ye(t)=Cexe(t)=y1(t)---(14)]]>

式中xe=x1x2,Ae=A10-B2C1A2Be=B10,Ee=0B2,Ce=C10]]>

其中(A_e,B_e)可控，(A_e.C_e)可觀，應用LQR法得到最小二次型目標函數(shù)為：

J=∫0∞[xeT(t)Qxe(t)+u1T(t)Ru1(t)]dt---(15)]]>

基于STATCOM的動態(tài)特性確定權矩陣Q和R的取值，即Q≥0、R>0，得到具有最優(yōu)狀態(tài)反饋的矩陣形式控制器輸出為：

u₁(t)＝-K_ex_e(t)＝-K₁x₁(t)-K₂x₂(t)??????（16）

其中控制系數(shù)矩陣K_e為控制策略的控制參數(shù)，

K_e＝[K₁,K₂]=R^-1B_e^TP?????（17）

通過K_e以整定參數(shù)控制電流輸出。