本发明专利技术涉及孤立风柴混合电力系统的滑模静止无功补偿器建立方法，包括以下步骤：(1)建立传统SVC数学模型的闭环状态方程；(2)设计滑模切换面s＝Cx，其中C为常数矩阵；(3)利用步骤(2)建立的滑模切换面s，给定稳定性判据条件，设计滑模控制器u＝(CB)-1[-CAx-CPw-εsgn(s)-ks]；(4)令H＝-(CB)-1(CA+kC)，n＝-(CB)-1CP，m＝-(CB)-1ε，将滑模控制器化简为u＝Hx+nw+msgn(s)，将滑模控制器u作为附加控制器加入SVC控制系统中，对电力系统进行滑模无功补偿控制。与现有技术相比，本发明专利技术的方法对满足匹配条件的外界干扰、模型的不确定性和未建模动态具有不变性和鲁棒性，有效解决新能源电力系统中功角和电压稳定问题，提高了暂态稳定性。
【技术实现步骤摘要】
孤立风柴混合电力系统的滑模静止无功补偿器建立方法
本专利技术涉及新能源电力系统静止无功补偿器设计领域，尤其是涉及一种孤立风柴混合电力系统的滑模静止无功补偿器建立方法。
技术介绍
随着环境的恶化和化石能源的短缺，节能减排，加快发展可持续的清洁能源成为全球发展的重要战略。随着风力发电技术的成熟，风电的迅速发展成为世界范围内极具规模并且商业性发展前景最好的新能源发电方式。其中风柴互补的独立发电系统可以解决海岛和边远村落的供电问题，风力系统在风力充足且满足负载要求小于风力发电系统的输出时，由风力发电系统单独供电，在无法满足负载要求时启动柴油机补充供电。另外由于风的随机性、间歇性，会对系统电压稳定造成一定的影响，甚至会造成系统电压崩溃，因此风电场中无功补偿问题伴随着风电的迅速发展和风电装机容量的不断扩大而逐渐成为研究的热点。而静止无功补偿器(SVC)可以动态的向电网注入感性或容性无功功率，快速的抑制电压扰动，非常适合风电场的无功补偿，所以改进SVC的控制策略来进一步提高电力系统的暂态稳定性已成为当今电力系统中的一项重要研究课题。近年来，国内外学者提出了不同的SVC控制策略，如PI、自适应、模糊、滑模、遗传算法、神经网络等，来进一步改善电力系统的暂态稳定性及动态品质并取得了相关的研究成果。文献“TuningofSVCproportional-integraldampingcontrollertoenhancepowersystemsdynamicstability，ELLITHYK,SAIDS，NorthAmericanPowerSymposium”针对单机无穷大系统设计了能增加电力系统动态稳定性的静止无功补偿器的PI阻尼控制器，利用极点配置法确定PI控制器的增益值，但其不足是将传统的PI控制器应用于SVC这个非线性复杂系统中，无法同时满足快速性和稳定性,无法满足对SVC的输出阻抗的精确控制。文献“静态无功补偿器鲁棒控制的一种新自适应逆推方法，付俊，赵军等，中国电机工程学报，2006”针对含有未知参数带有SVC的单机无穷大系统，结合PI控制和一种新型自适应逆推方法设计了SVC附加控制器，该法虽然提高了系统的稳定性，但对于实际复杂的系统及新能源发电系统并未给出相应的研究。文献“SVC的模糊变结构控制对电力系统稳定性的影响，刘瑞叶，刘宝柱，继电器，2001”针对在输电线上装设SVC的单机无穷大系统，采用模糊变结构对SVC进行控制，进而改善系统的阻尼特性，抑制暂态响应中的电压波动但需，要结合自动电压调节器来实现且并未考虑多电源供电时SVC的控制效果。文献“SVC与发电机附加励磁模糊变结构综合控制的研究，刘瑞叶，刘宝柱，继电器，2002”则是针对多机互联的电力系统，对其中的SVC和发电机进行附加励磁模糊变结构控制器的设计，该法虽可改善电力系统的功角稳定和暂态电压稳定性，但缺点是将SVC简化为一阶惯性环节，忽略了导通角的限幅环节和触发角的延迟环节等并没有真实的反映SVC的控制效果。文献“基于模糊-PI控制的SVC电压控制器的设计与实现，戴元海，彭建春等，测控技术，2009”针对开环的单机供电系统提出了用模糊-PI进行对SVC控制器的设计，该文献采用DSP为主控芯片对SVC软硬件的设计，但从其仿真波形来看，改进前后波形没有明显的变化，其控制效果不明显。文献“静态无功补偿器的智能自适应PID控制器设计，彭建春，黄纯等，湖南大学学报，1990”针对含SVC的单机无穷大系统提出了自适应反步法，完整保留了系统的非线性特性并且提高了系统的响应速度，突破了经典的确定性、等价性原理，但是自适应控制开始阶段不一定能保证稳定，实现精确跟踪输入需要一定时间，无法处理非线性结构变化系统，不具备工程应用的可行性。文献“阻尼联络线低频振荡的SVC自适应模糊控制器研究，杨晓东，房大中等，中国电机工程学报，2003”提出遗传算法结合禁忌搜索弥补其缺点，进而基于结合算法提出PSS和SVC的协调措施。文献“基于模糊混合进化算法的多个FACTS元件协调控制，刘青，李丽英等，电力自动化设备，2010”将模糊理论、协同进化算法和免疫算法相结合求解SVC装置的协调控制问题，多个控制器之间保持很好的阻尼振荡特性。文献“基于神经网络的SVC电压稳定性控制马兆兴，万秋兰等，电力系统保护与控制，2011”提出新型神经网络PID控制结构，维持系统电压稳定性。这些智能控制的优点是结合人工智能理论，具有自学习能力，适合处理非线性、不确定性问题，提高了SVC的自适应能力和鲁棒性，但目前智能技术本身仍有大量基础问题需要解决，仍处在研究阶段。滑模控制实现简单，且其对满足匹配条件的外界干扰、模型的不确定性和未建模动态具有不变性，因此可以用来解决电力系统中的功角稳定和电压稳定问题。文献“静止无功补偿器的非线性灰色滑模控制研究，杜继伟，王奔等，电气应用，2007”针对单机无穷大系统，提出了非线性灰色滑模控制SVC来有效减弱滑模控制系统存在的“抖动”，以改善系统的暂态稳定性；文献“SVC的模糊滑模控制器的设计，王勇，肖仁山，广西电力，2003”采用模糊滑模来控制SVC以改善系统的功角稳定。这些方法虽然改善了系统的功角稳定，也削弱了一般变结构控制系统的抖振现象，但他们的研究对象都是单机无穷大系统，也均未考虑新能源发电如风电接入后对系统电压的影响。文献“考虑模型不确定性和时延的静止无功补偿器自适应滑模控制器设计，王曦，王渝红，物理学报，2014”针对SVC的模型不确定性和时延问题提出了自适应滑模控制方法来提高系统的暂态稳定性，但其问题同样是针对传统的电力系统而言，而没有对新能源发电系统的情况进行研究。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种针对风柴混合电力系统的、对于SVC等效时间常数不确定性等外界干扰具有鲁棒性的孤立风柴混合电力系统的滑模静止无功补偿器建立方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种孤立风柴混合电力系统的滑模静止无功补偿器建立方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立传统SVC数学模型的闭环状态方程：其中，x＝[ΔBSVCB'SVCΔα]T，u为控制变量，系统矩阵输入矩阵扰动矩阵输出矩阵C0＝[010]，w＝ΔVref-ΔV，ΔVref为电压偏差量的参考值，ΔV为电压偏差的实际值，KR为调节器的增益，TR为调节器的时间常数，Kα为晶闸管触发增益，Tα为晶闸管触发延迟时间，Td为三相系统中过零点处SVC的平均死区时间，B'SVC为SVC的无功电纳，ΔBSVC为无功电纳的变化量，Δα为晶闸管触发角的变化量；(2)根据步骤(1)建立的状态方程设计滑模切换面s＝Cx，其中C为常数矩阵；(3)利用步骤(2)建立的滑模切换面s，给定电力系统的稳定性判据条件，设计滑模控制器u＝(CB)-1[-CAx-CPw-εsgn(s)-ks]，其中，常数ε、k为趋近速度，ε＞0，k＞0；(4)将滑模控制器u作为附加控制器加入SVC控制系统中，对电力系统进行滑模无功补偿控制。所述的步骤(1)中，(A，B)完全可控。所述的步骤(2)包括以下步骤：(2-1)将A，B分块得到其中A21＝[00]，(2-2)计算A11的极点p1＝[λ1,λ2]；(2-3)计算状态反馈矩阵本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种孤立风柴混合电力系统的滑模静止无功补偿器建立方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立传统SVC数学模型的闭环状态方程：x·=Ax+Bu+Pwy=C0x]]>其中，x＝[ΔBSVC B'SVC Δα]T，u为控制变量，系统矩阵A=-1Tα0KαTα1Td-1Td000-1TR,]]>输入矩阵B=00KRTR,]]>扰动矩阵P=00KRTR,]]>输出矩阵C0＝[0 1 0]，w＝ΔVref‑ΔV，ΔVref为电压偏差量的参考值，ΔV为电压偏差的实际值，KR为无功调节器的增益，TR为调节器的时间常数，Kα为晶闸管触发增益，Tα为晶闸管触发延迟时间，Td为三相系统中过零点处SVC的平均死区时间，B'SVC为SVC的无功电纳，ΔBSVC为无功电纳的变化量，Δα为晶闸管触发角的变化量；(2)根据步骤(1)建立的状态方程设计滑模切换面s＝Cx，其中C为常数矩阵；(3)利用步骤(2)建立的滑模切换面s，给定电力系统的稳定性判据条件，设计滑模控制器u＝(CB)‑1[‑CAx‑CPw‑εsgn(s)‑ks]，其中，常数ε、k为趋近速度，ε＞0，k＞0；(4)将滑模控制器u作为附加控制器加入SVC控制系统中，对电力系统进行滑模无功补偿控制。...
【技术特征摘要】
1.一种孤立风柴混合电力系统的滑模静止无功补偿器建立方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立传统SVC数学模型的闭环状态方程：其中，x＝[ΔBSVCB'SVCΔα]T，u为控制变量，系统矩阵输入矩阵扰动矩阵输出矩阵C0＝[010]，w＝ΔVref-ΔV，ΔVref为电压偏差量的参考值，ΔV为电压偏差的实际值，KR为调节器的增益，TR为调节器的时间常数，Kα为晶闸管触发增益，Tα为晶闸管触发延迟时间，Td为三相系统中过零点处SVC的平均死区时间，B'SVC为SVC的无功电纳，ΔBSVC为无功电纳的变化量，Δα为晶闸管触发角的变化量；(2)根据步骤(1)建立的状态方程设计滑模切换面s＝Cx，其中C为常数矩阵；(3)利用步骤(2)建立的滑模切换面s，给定电力系统的稳定性判据条件，设计滑模控制器u＝(CB)-1[-CAx-CPw-εsgn(s)-ks]，其中，常数ε、k为趋近速度，ε＞0，k＞0，所述的给定稳定性判据条件为：如果条件|w|<a成立，其中a取有界值，则存在使得对于所有的t和x∈Bc(η)，电力系统在滑模切换面s(t)＝0上保持稳定，其中Bc(η)是以x＝0为球心、η为半径的封闭球...
【专利技术属性】
技术研发人员：符杨，米阳，马超，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海;31
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