一种基于非线性PI的DSTATCOM串级解耦控制策略

静止同步补偿器[浏览次数：133次]静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator，STA TCOM)是柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System，FACTS)的核心装置和核心技术之一。

采用新一代的电力电子器件，如：门极可关断晶闸管(GTO)，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，集成门极换向晶闸管(IGCT)，并且采用现代控制技术，其在电力系统中的作用是补偿无功，提高系统电压稳定性，改善系统性能。

与传统的无功补偿装置相比，STATCOM 具有调节连续，谐波小，损耗低，运行范围宽，可靠性高，调节速度快等优点，自问世以来，便得到了广泛关注和飞速发展。

目录静止同步补偿器分类静止同步补偿器控制方式静止同步补偿器工作原理静止同步补偿器应用及现状静止同步补偿器分类从理论上可以将静止同步补偿器分为电压源型和电流源型。

就其电路结构来说，电压源型静止同步补偿器直流侧并联有大电容，保证在持续充放电或器件换向过程电压不会发生很大的变化，桥侧串联电感，而电流源型静止同步补偿器则是直流侧串联大电感，保证在器件换向或充放电器件电流不会有大的波动，桥侧并联电感。

如图所示。

在实际应用中，常用的大容量静止同步补偿器采用的基本都是电压源型结构。

但是可以将SVG控制为电流源来进行无功补偿。

4提出了一种新的静止同步补偿器控制策略即采用电压控制电流源(VCCS)的策略和改进的电压控制电压源(VCVS)的策略来补偿电力系统公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)电压不平衡，特别是在较小容量时采用VCCS方式将能达到最好的补偿效果。

按构成基本单元逆变器模块，可以将静止同步补偿器分为单相桥二电平，三相桥二电平，三相桥多电平。

在大容量高电压等级的应用场合中，往往需要将多个低压小容量变换器通过控制技术对电流波形的瞬时值进行反馈控制，直接指令电流的发生，结构简单，电流调节响应快，对扰动的鲁棒性好，但是只适用于中小容量场合，对于大容量场合具有很大的局限性。

混合磁路电动机的非线性解耦控制
混合磁路电动机（BLDC）是将传统无刷直流电动机（BRUSHLESS
DC MOTOR）中的磁轭替换成磁路的一种新型电动机，具有高效率、高
功率密度、低电流浪涌和结构简单等特性，在机器人、风能发电系统、航天行星驱动装置、新能源汽车等领域得到广泛应用。

然而，由于BLDC电动机具有多个非线性的系统过程，因此控制难度大，计算成本
高等问题，阻碍了BLDC电动机充分发挥其动力以及控制性能的实现，
也限制了BLDC电动机的应用范围。

为解决上述问题，一个可行的方案是对BLDC电动机进行非线性解
耦控制，即将电动机的速度控制和位置控制之间的耦合关系分解为独
立的控制，以降低控制复杂度、提高效率。

首先，基于模型解耦技术，采用面向速度控制的零状态反馈控制
系统，使BLDC电动机满足速度控制要求，从而减少对速度和位置控制
之间耦合关系的影响，使得总控制系统更稳定、可靠。

其次，基于地址空间解耦技术，采用状态估计技术估计BLDC电动
机的位置信息，将位置控制和速度控制分开控制，使系统的控制参数
更加稳定，也能减少对系统性能参数的影响。

最后，基于时间解耦技术，采用内环速度控制和外环位置控制，
控制系统实现规律性和稳定性，实现电动机的精确控制，使得电动机
的转矩输出准确、稳定。

总之，非线性解耦控制是一种有效的方法，可以有效改善BLDC电
动机的控制性能，使得BLDC电动机的应用范围得以扩大，同时也为电
动机工程带来可观的收益。

基于软件优化的D-STATCOM新型控制策略常鲜戎;王辉云;郭一杰;杨永华【摘要】控制延时会导致配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)对谐波抑制和无功补偿的精度降低。

为改善传统控制策略滞后时间长、补偿效果差的缺点，提出了一种基于软件优化的新型控制策略。

通过对D-STATCOM补偿指令电流的特性进行分析，对软件流程进行相应调整，缩短了谐波和无功补偿指令电流的计算延时，使补偿滞后大大减少，谐波抑制和无功补偿的精度得到明显提高。

该策略无需复杂算法，实现简单、有效。

在Matlab/Simulink环境中进行了仿真分析，并且研制了一台容量为10 kVA的三相四线制D-STATCOM实验样机进行验证，结果证明了新型控制策略的正确性和可行性。

%Control delay significantly affects the performance of distribution static synchronous compensator (D-STATCOM) in harmonic suppression and reactive power compensation. To overcome the drawback of the conventional control method, which has long compensation delay and low compensation accuracy, a novel control strategy based on software optimization is proposed. Software flow is adjusted based on the analysis of the reference compensation currents. It shortens the calculation delay of harmonics and reactive power compensation reference current, so compensation delay occurs less and compensation accuracy of harmonic suppression and reactive power compensation is improved. Results obtained by D-STATCOM simulations system built in Matlab/Simulink and prototype experiment of a 10 kVA three-phase four-wire D-STATCOM show the validity and feasibility of the proposed strategy.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P117-121)【关键词】配电网静止同步补偿器;软件优化;补偿滞后;谐波抑制;无功补偿【作者】常鲜戎;王辉云;郭一杰;杨永华【作者单位】新能源电力系统国家重点实验室，华北电力大学，河北保定071003;新能源电力系统国家重点实验室，华北电力大学，河北保定 071003;新疆电力公司乌鲁木齐电业局，新疆乌鲁木齐 830011;佛山市发电厂，广东佛山528000【正文语种】中文【中图分类】TM76配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)是一种用于动态补偿无功，抑制谐波和三相不平衡的新型电力电子装置，是目前电能质量控制领域内的研究热点[1-4]。

基于STATCOM的自励异步发电机自适应模糊PI控制研究刘国壮【摘要】针对独立自励异步发电机(SEIG)加负载等原因会导致其端电压跌落的特点,本文研究一种采用参数自适应模糊PI控制策略的静止同步补偿器(STATCOM)用于补偿机端电压,以提高SEIG的带载能力和电压调节能力.本文分别分析了SEIG 和STATCOM的时域模型,并指出传统的PI控制较难满足机端电压暂态调节性能和控制系统自适应能力的要求,针对传统PI调节器的缺点,引入了参数自适应模糊PI(Fuzzy PI)控制策略.对该系统进行Matlab/Simulink仿真,结果表明本文提出的控制策略可对机端电压进行连续调节,具有较好的静、动态性能和鲁棒性.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2018(019)009【总页数】6页(P28-32,36)【关键词】自励异步发电机;静止同步补偿器;稳压控制;参数自适应模糊PI【作者】刘国壮【作者单位】青岛大学,山东青岛 266071【正文语种】中文在当今电力系统中，同步发电机在发电环节占很大比例，但在一些偏远山区及农村的风力电站以及中小型水力电站中，由于异步发电机自身优势，使得其在这些地区使用越来越普遍。

另外在独立移动电站，特别是船舰、飞机等军事装备中，三相异步发电机有明显的优越性[1-3]。

由于SEIG装备固定的励磁电容，异步发电机在空载建压后直接带负载运行易使电压跌落、频率下降，尤其加载不对称或者非线性的大负载时，电压可能瞬间崩溃下降为零，频率也将下降明显，以致不能为负载正常供电，因此 SEIG独立带负载能力较差。

为稳定电压在给定值，需使用动态补偿无功功率以应对机端电压的抬升和跌落，提高系统电压稳定性。

包括投切固定电容器、同步调相机、静止无功补偿器、静止同步补偿器（STATCOM）等在内的多种无功补偿器的已应用在异步发电机的电压调节[14]。

其中，领先一步的是应用STATCOM 并联补偿 SEIG系统[4-6]。

一种抑制输出电流谐波的DSTATCOM控制方法
周娟;罗安;肖华根;刘清
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2015(049)003
【摘要】为提高配电网静止无功补偿器(DSTATCOM)的无功补偿能力和低次谐波抑制能力,提出一种针对输出电流谐波抑制的补偿电流控制策略.该方法采用多同步旋转坐标变换,将DSTATCOM输出电流中的各指定次谐波转换成对应坐标系下的直流分量,并采用比例积分(PI)调节器对其进行分次闭环控制,将所得各次谐波电流抑制指令与无功指令叠加,实现了输出电流中指定次谐波的抑制,实验结果验证了此处提出方法的有效性.
【总页数】3页(P76-78)
【作者】周娟;罗安;肖华根;刘清
【作者单位】国家电能变换与控制工程技术研究中心,湖南大学,湖南长沙410082;国家电能变换与控制工程技术研究中心,湖南大学,湖南长沙410082;国家电能变换与控制工程技术研究中心,湖南大学,湖南长沙410082;国家电能变换与控制工程技术研究中心,湖南大学,湖南长沙410082
【正文语种】中文
【中图分类】TN715
【相关文献】
1.一种基于虚拟同步发电机的电流谐波抑制方法 [J], 耿乙文;田芳芳;孙帅;魏晨曦;张洋
2.一种应用PIR控制器的双馈风力发电机组电流谐波控制方法 [J], 龚文明;孟岩峰;胡书举;许洪华
3.模块化多电平变流器输出电流谐波抑制策略 [J], 荣飞;田新华;黄守道;王辉
4.一种基于自适应线性神经网络算法的永磁同步电机电流谐波提取和抑制方法 [J], 王硕;康劲松
5.一种基于Off-Policy的无模型输出数据反馈H∞控制方法 [J], 李臻;范家璐;姜艺;柴天佑
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摘要电能质量的问题，尤其是无功功率和谐波的问题，严重威胁着电网的安全运行。

静止同步补偿器（STATCOM），作为新一代无功功率补偿装置，它与现有的静止无功补偿装置(SVC)相比，具有调节速度更快、运行范围更宽、吸收无功连续、谐波电流小、损耗低、所用电抗器和电容器容量及安装面积大为降低等优点，引起了国内外科研与工程领域的广泛关注。

论文通过对STATCOM的现状和发展趋势，无功的产生和影响，无功补偿的意义的分析，进行了STATCOM工作原理的研究，并建立了STATCOM的数学模型，采用基于瞬时无功功率理论的检测方法，选择合适的控制策略，在PSCAD/EMTDC环境下进行了仿真分析，得出仿真后的波形。

仿真结果表明STATCOM能够对负荷进行快速地无功补偿，证实本模型算法的合理性、正确性，具有一定的参考价值。

关键词：无功补偿；静止同步补偿器；瞬时无功； PSCAD/EMTDC；ABSTRACTThe problem of electric energy quality menaces seriously the safe operation of power network, especially reactive power and harmonics. The static synchronous compensator (STATCOM), takes the new generation reactive power compensation system, it compares with existing static idle work compensation system (SVC), has the adjustable speed to be quicker, the movement scope to be wider, the absorption idle work, the harmonic current small, to lose continuously low, uses the reactor and the capacity of condenser and the erection space to reduce and so on merits greatly, has caused the domestic and foreign scientific research and the project domain widespread attention.The paper through to the STATCOM present situation and the trend of development, the idle work production and the influence, the idle work compensation's significance's analysis, has conducted the STATCOM principle of work research, and has established the STATCOM mathematical model, uses based on the instant reactive power theory examination method, chooses the appropriate control policy, has carried on the simulation analysis under the EMTDC/PSCAD environment, after obtaining the simulation profile. The simulation result indicated that STATCOM can shoulder carries on fast the idle work compensation, confirmed that this model algorithm's rationality, the accuracy, have certain reference value.Keywords: Reactive power compensation; STATCOM; Instantaneous reactive; PSCAD/EMTDC;目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2论文研究背景和研究的意义 (1)1.3无功功率 (3)1.4无功补偿的意义 (3)1.5主要无功补偿装置及其工作原理 (5)1.5.1 并联电容器 (6)1.5.2 同步调相机(Synchronous Condenser-SC) (6)1.5.3 静止型无功补偿装置(Static Var Compensator-SVC) (7)1.6 STATCOM研究现状和发展趋势 (9)1.6.1 STATCOM研究现状 (9)1.6.2 STATCOM发展趋势 (10)1.7本文研究的主要内容 (11)2 STATCOM的工作原理及数学模型 (11)2.1 STATCOM的基本电路结构 (11)2.2 STATCOM的工作原理 (13)2.3 STATCOM的数学模型的建立 (16)3 无功功率检测方法和STATCOM的控制策略 (19)3.1 无功功率检测方法 (19)3.1.1 d-q矢量变换理论 (20)3.1.2 三相对称系统的瞬时无功功率 (22)3.2 STATCOM装置的控制方法 (24)3.2.1 直接电流控制 (24)3.2.2 间接电流控制 (24)3.2.3 电流间接与直接控制的特点 (25)4 STATCOM装置的无功补偿仿真研究 (26)4.1 仿真工具软件PSCAD/EMTDC简介 (26)4.1.1 仿真工具软件PSCAD/EMTDC的概况 (26)4.1.2 仿真工具软件PSCAD/EMTDC的主要功能 (27)4.1.3 仿真工具软件PSCAD/EMTDC的主要结构及元件库 (27)4.1.4 仿真工具软件PSCAD/EMTDC的主要操作步骤 (29)4.2 STATCOM的仿真 (29)4.2.1 仿真的主接线图 (29)4.2.2 仿真的主控制电路图 (30)4.2.3 仿真的调制电路图 (30)4.2.4 各仿真的波形图 (32)4.3 本章小结 (33)5 总结与展望 (33)5.1结论 (33)5.2展望 (34)参考文献 (35)英文原文 (37)中文译文 (44)致谢 (51)1 绪论1.1引言近年来，随着经济的快速发展，我国的电力工业也取得了前所未有的成就。

第18卷第1期V ol.18N o.1　控　制　与　决　策　Control and Decision　2003年1月　Ja n.2003 文章编号:1001-0920(2003)01-0126-03一种新型非线性PID控制器苏玉鑫,段宝岩(西安电子科技大学机电工程学院,陕西西安710071)摘　要:将非线性函数与简单的PI D控制器相级联,构成一种新型的非线性P ID控制器,以提高现有P ID控制器的性能。

新型PID控制器的设计过程十分简单,只要适当构造非线性函数,并与原P ID控制器级联起来便可实现。

数值仿真结果表明,所提出的PI D控制器比简单的P ID控制器具有更好的动静态性能。

关键词:非线性控制;PID控制;非线性P ID控制中图分类号:T P214.2 文献标识码:AA new class of nonlinear PID controllerS U Yu-x in,DUA N B ao-y an(Schoo l o f Electr o-mechanica l Engineer ing,Xidian U niver sity,Xi′an710071,China)Abstract:A new class of no nlinear PID co ntro ller to enhance the perfo rm ance of the fixed PID co nt ro ller is pr oposed.T he no nlinear PI D contr oller compr ises a secto r-bounded nonlinear g ain in cascade w it h a linear fix ed PID co ntro ller,w hich is easily acco mplished in practice by appro pr iately selecting the nonlinear g ain funct ion.T he numer ical simulatio n result s of a second or der sy stem w it h step r espo nse show the super ior per for mance of t he no nlinear P ID co ntro ller to a fix ed-gain PID co nt ro ller.Key words:N o nlinear co ntro l;PI D contr ol;N onlinear PID co nt ro l1　引 言 PID控制器结构简单、工作稳定、鲁棒性较强,广泛应用于冶金、化工、电力、机械等工业过程控制。