[發明專利]一種靜止同步補償器與發電機勵磁魯棒協調的控制方法

有效

• 申請號: 201910344727.4
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110034562B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 張蕾;孫崧強;李鵬飛;杜超凡;朱家豪
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 涂秀清

1.一種靜止同步補償器與發電機勵磁魯棒協調的控制方法，其特征在于，具體操作過程包括如下步驟：

步驟1，建立含不確定參數和未知擾動的靜止同步補償器與發電機勵磁的協調控制系統數學模型；

所述步驟1的具體過程如下：

步驟1.1，不考慮線路和靜止同步補償器本身的電磁暫態過程前提下，假定發電機的機械功率P_m恒定，采用發電機三階非線性微分方程和靜止同步補償器一階可控電流源模型，則包含靜止同步補償器的單機無窮大系統的非線性系統方程如式(1)所示：

其中：

x_dΣ＝x_d+X_L+X_T，x′_dΣ＝x′_d+X_L+X_T

式中，x_d和x′_d分別為發電機d軸等效電抗和暫態等效電抗；x_dΣ和x′_dΣ為系統的等效總電抗和等效暫態總電抗；X_T為變壓器阻抗；X_L1、X_L2為輸電線路等效電抗；δ是發電機功角；ω是發電機角速度，ω₀是發電機的額定同步角速度；E′_q是發電機q軸暫態電勢；V_s是靜止同步補償器裝設點母線電壓，設為1；I_q是靜止同步補償器所等效的可控電源輸出電流；D是發電機阻尼系數，考慮阻尼系數D具有不確定性，定義變量θ＝-D/H；H是發電機轉子的轉動慣量；P_m是原動機機械功率；T_q是靜止同步補償器的慣性時間常數；u_s為靜止同步補償器的控制輸入信號；u_f為勵磁系統的控制輸入信號；P_e為發電機電磁功率；w₁、w₂、w₃為不確定的未知擾動，w＝[w₁ w₂ w₃]^T為施加在發電機轉子、導納和靜止同步補償器控制器所遭受的不確定擾動；

步驟1.2，選取狀態變量為[x₁ x₂ x₃ x₄]^T＝[δ-δ₀ ω-ω₀ E′_q-E′_q0 I_q-I_q0]^T，其中，δ₀、ω₀、E′_q0、I_q0分別為各變量對應的初始值；

對式(1)中的常量進行參數替換：則靜止同步補償器與發電機勵磁的協調控制系統的數學模型如式(2)所示：

其中，θ為不確定參數，w₁、w₂、w₃為不確定的未知擾動；

假定系統輸出如式(3)所示：

y＝[q₁x₁ q₂x₂]^T (3)

其中，q₁、q₂為非負的權重系數，其表示為x₁和x₂的加權比重；

步驟2，采用浸入與不變自適應算法為不確定參數設計自適應參數估計律；

步驟3，結合步驟2得到的自適應參數估計律和反步法推導發電機勵磁控制律u_f和靜止同步補償器的控制律u_s，設計得到魯棒協調控制器，根據L₂增益控制方法消除未知擾動對系統的影響，再通過耗散理論證明所設計的協調控制方法能保證系統具有魯棒抑制能力，實現靜止同步補償器與發電機勵磁協調控制。