一种SSSC新型非线性鲁棒控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种SSSC新型非线性鲁棒控制系统，包括测量模块、信号模拟变换模块、比较模块、状态空间转换模块、中央控制模块、状态空间逆变换模块、电压源换流器闸门触发和控制模块以及SSSC模块，所述测量模块的信号输出端依次通过信号模拟变换模块、比较模块、状态空间转换模块、控制模块、状态空间逆变换模块、电压源换流器闸门触发和控制模块与SSSC模块的信号输入端连接，所述SSSC模块的信号输出端与输电系统相连。本发明专利技术提供的非线性鲁棒控制方法是一种连续控制方法，不需要利用边界函数，不仅能够充分保持和利用被控制对象SSSC的非线性物理结构特性，而且能够对SSSC实现实时控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柔性交流输电
，具体涉及一种SSSC新型非线性鲁棒控制系统及其控制方法。
技术介绍
现代电力系统是一个典型的高维、强非线性的动态大系统，以大机组、超高压、长距离、重负荷、大电网的互联和交直流联合输电为主要特点。随着各种新的电力设备的使用、可再生能源(如风电、光伏发电等)的大力开发和利用而形成越来越多的微电网并入主网，在使发电、输电更经济、高效的同时也增加了电力系统的规模、复杂性和不确定性。在这种情况下，电力系统的局部故障(如短路故障、接地故障、负荷骤降和电压崩溃等)可能会对全网产生较为严重的影响。柔性交流输电系统(FlexibleACTransmissionSystem，FACTS)已经成为了现代电力系统的重要组成部分，它能够对电力网络参数进行连续调节，在不改变网络结构的情况下，能有效改善潮流分布情况，提高功率输送能力及暂态稳定性。静止同步串联补偿器(staticseriessynchronouscompensator，SSSC)与输电系统串联，是应用可关断晶闸管(GTO)构成的同步电压源的控制器，基本原理是向线路注入一个与其电流相位相差几乎90°的可控电压，以快速控制线路的有效阻抗，从而可控制系统中传输的有功功率，从而实现阻尼功率振荡、抑制次同步振荡、提高暂态稳定性等控制目标。其主要特点为：①不需要交流电容器或电抗器，即可在输电线路中产生或吸收无功功率；②可在容性和感性范围内，产生与线路电流大小无关的、连续可控的同步补偿电压，对输电线路的潮流进行控制；③对由于其他原因引起的次同步谐振(subsynchrounousresonance，SSR)及其他振荡现象具有固有的抗干扰能力；④在换流器直流侧接入储能元件后，可对输电线路进行有功功率的补偿，从而补偿电阻性压降；⑤SSSC能比可控串联补偿装置(TCSC)更快速或瞬时地响应控制命令，可有效抑制SSR等；⑥在输电系统功角较小时，SSSC比TCSC改变系统的功角特性能力更强，具有更强的调节输电线路潮流的能力；⑦SSSC的单位容量造价要比TCSC高。SSSC的控制目标是在维持换流器直流母线电压稳定的同时，向输电线路注入一个与线路电流相差近似为90°的可控电压，使其呈现电感、电容特性，快速控制线路的等效阻抗，从而调节线路输送的有功和无功功率等，最终实现阻尼功率振荡、提高暂态稳定性等控制目标。SSSC在输电系统的安全、稳定运行的作用不仅取决于其装设地点和容量选择，更受到所选择的控制方法的影响。目前，SSSC装置所使用的线性控制方法主要有PID控制方法、直接线性化方法、线性自适应控制方法、线性鲁棒控制方法、反馈线性化方法等。众所周知，(反馈)线性化方法的基本思想是通过消除所考虑系统的内部非线性特性来得到一个反馈等效的线性系统，这种线性化很可能破坏了对系统动态性能有用的系统原有的物理结构特性。近年来，SSSC的非线性控制方法获得了广泛研究，主要有基于混合神经模糊勒让德的自适应控制、直接Lyapunov有限时间控制方法、广义哈密顿函数方法等，这些方法都不同程度地提高了电力系统的暂态稳定性和功率振荡阻尼。而SSSC系统是一个非线性系统，在建模时就存在建模误差，并且SSSC装置在运行的过程中经常受到外界不确定干扰的影响，因此，当系统受到外界较大干扰以及运行点发生大范围波动时，(反馈)线性化控制器难以提供满意的控制效果。模糊控制方法主要有以下缺点：1.模糊控制的设计尚缺乏系统性，这对复杂系统的控制是难以奏效的。难以建立一套系统的模糊控制理论，以解决模糊控制的机理、稳定性分析、系统化设计方法等一系列问题；2.如何获得模糊规则及隶属函数即系统的设计办法，完全凭经验进行；3.信息简单的模糊处理将导致系统的控制精度降低和动态品质变差。若要提高精度就必然增加量化级数，导致规则搜索范围扩大，降低决策速度，甚至不能进行实时控制；4.如何保证模糊控制系统的稳定性即如何解决模糊控制中关于稳定性和鲁棒性问题还有待解决。而神经网络控制方法只考虑SVG的外部控制，内部控制还是PI控制。广义哈密顿函数方法虽然是一种连续控制方法，但是对广义项需要用边界函数来界定，而边界函数又难以确定。直接Lyapunov有限时间控制方法是不连续控制方法，不能保留SSSC系统的非线性物理结构特性，容易发生“抖振”现象。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种SSSC新型非线性鲁棒控制系统，该SSSC新型非线性鲁棒控制系统通过基于哈密顿能量函数方法，能够充分保留被控对象SSSC的非线性物理结构特性，且所设计的控制器是连续控制器，不会发生“抖振”现象，有效地提高了电力系统的暂态稳定性和功率振荡阻尼。本专利技术通过以下技术方案得以实现。本专利技术提供的一种SSSC新型非线性鲁棒控制系统，包括测量模块、信号模拟变换模块、比较模块、状态空间转换模块、中央控制模块、状态空间逆变换模块、电压源换流器闸门触发和控制模块以及SSSC模块，所述测量模块的信号输出端依次通过信号模拟变换模块、比较模块、状态空间转换模块与中央控制模块的信号输入端连接，所述中央控制模块的信号输出端依次通过状态空间逆变换模块、电压源换流器闸门触发和控制模块与SSSC模块的信号输入端连接，所述SSSC模块输出信号调节输电系统的潮流分布。所述测量模块从输电系统中采集建立SSSC新型非线性鲁棒控制系统的状态空间模型所需的物理量。所述信号模拟变换模块将测量模块输出的物理量滤波后从abc坐标的变量变换到dp0坐标的变量。所述比较模块求出SSSC新型非线性鲁棒控制系统的局部平衡点及其与测量值之间的偏差信号。所述状态空间转换模块将比较模块输出的偏差信号建立SSSC新型非线性鲁棒控制系统的状态空间数学模型，并将模型输出信号传输到中央控制模块。所述中央控制模块调用控制算法得出非线性鲁棒控制律，并将其传送到状态空间逆变换模块。所述状态空间逆变换模块将非线性鲁棒控制律转换成为相应物理量输送到电压源换流器闸门触发和控制模块。所述电压源换流器闸门触发和控制模块将非线性鲁棒控制律计算出的触发角信号转化成相应的触发脉冲信号后和脉宽调制比信号发送到SSSC模块。一种SSSC新型非线性鲁棒控制系统的控制方法，包括以下步骤：(1)所述测量模块采集SSSC新型非线性鲁棒控制系统接入点处发送端母线电压Vs∠θs＝Vsd+jVsq和接收端母线电压Vr∠θr＝Vrd+jVrq，串联变压器电流I＝id+jiq，直流侧电容器电压Vdc，角系统的频率ω；(2)所述信号模拟变换模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SSSC新型非线性鲁棒控制系统，包括测量模块、信号模拟变换模块、比较模块、状态空间转换模块、中央控制模块、状态空间逆变换模块、电压源换流器闸门触发和控制模块以及SSSC模块，其特征在于：所述测量模块的信号输出端依次通过信号模拟变换模块、比较模块、状态空间转换模块与中央控制模块的信号输入端连接，所述中央控制模块的信号输出端依次通过状态空间逆变换模块、电压源换流器闸门触发和控制模块与SSSC模块的信号输入端连接，所述SSSC模块输出信号调节输电系统的潮流分布。

【技术特征摘要】
1.一种SSSC新型非线性鲁棒控制系统，包括测量模块、信号模拟变换模块、比较模块、
状态空间转换模块、中央控制模块、状态空间逆变换模块、电压源换流器闸门触发和控制模
块以及SSSC模块，其特征在于：所述测量模块的信号输出端依次通过信号模拟变换模块、比
较模块、状态空间转换模块与中央控制模块的信号输入端连接，所述中央控制模块的信号
输出端依次通过状态空间逆变换模块、电压源换流器闸门触发和控制模块与SSSC模块的信
号输入端连接，所述SSSC模块输出信号调节输电系统的潮流分布。
2.如权利要求1所述的SSSC新型非线性鲁棒控制系统，其特征在于：所述测量模块从输
电系统中采集建立SSSC新型非线性鲁棒控制系统的状态空间模型所需的物理量。
3.如权利要求1所述的SSSC新型非线性鲁棒控制系统，其特征在于：所述信号模拟变换
模块将测量模块输出的物理量滤波后从abc坐标的变量变换到dp0坐标的变量。
4.如权利要求1所述的SSSC新型非线性鲁棒控制系统，其特征在于：所述比较模块求出
SSSC新型非线性鲁棒控制系统的局部平衡点及其与测量值之间的偏差信号。
5.如权利要求1所述的SSSC新型非线性鲁棒控制系统，其特征在于：所述状态空间转换
模块将比较模块输出的偏差信号建立SSSC新型非线性鲁棒控制系统的状态空间数学模型，
并将模型输出信号传输到中央控制模块。
6.如权利要求1所述的SSSC新型非线性鲁棒控制系统，其特征在于：所述中央控制模块
调用控制算法得出非线性鲁棒控制律，并将其传送到状态空间逆变换模块。
7.如权利要求1或6所述的SSSC新型非线性鲁棒控制系统，其特征在于：所述状态空间
逆变换模块将非线性鲁棒控制律转换成为相应物理量输送到电压源换流器闸门触发和控
制模块。
8.如权利要求1所述的SSSC新型非线性鲁棒控制系统，其特征在于：所述电压源换流器
闸门触发和控制模块先将非线性鲁棒控制律计算出的触发角信号α转化成相应的触发脉冲
信号后，再和脉宽调制比信号k发送到SSSC模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷邦军，肖迎群，
申请(专利权)人：贵州理工学院，
类型：发明
国别省市：贵州;52