基于可拓学的STATCOM控制研究

• 作 者: 李博
• 机 构: 郑州大学
• 出 处: 郑州大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 电力系统 无功补偿 静止无功发生器 无功电流检测 可拓控制 STATCOM装置

技术的革新和用户侧的需求使得电网的规模越来越大，其复杂的程度也相应增加，与此同时，用户侧对电能质量提出了更为严格的要求以满足自身需要。由于不确定性电网每时每刻都有可能受到冲击无功负荷的影响，它的存在使电网的损耗增加，破坏了电力系统的稳定性，用户侧的电能质量也会受到影响，因此对无功的补偿具有重要的意义，不仅能够优化潮流分布，而且也提高电能质量。　　传统的无功补偿存在很多问题，一方面是它的响应时间长，实时性能差；另一方面调节性能差，补偿容量往往受到自身容量的限制。从70年代以来，由于电力电子技术的迅速发展产生了 STATCOM等新型的无功补偿装置，它们具有调节速度快、控制精度高等优点被迅速地应用于电力系统中。而 STATCOM要想发挥出它的优势，其控制水平的高低起决定性作用。传统的PID控制对于线性系统具有良好的调节特性，但是对于非线性系统的调节特性比较差，而电力系统就是一个复杂的非线性系统，欲使 STATCOM发挥出更好的效果就必须运用一个更加先进的控制方法。可拓控制经过一二十年的发展已经相当成熟，对于非线性系统具有良好的控制效果。　　首先，本文论述了无功补偿的发展现状和研究趋势，对传统无功补偿方法的优缺点都作了简要的介绍，重点介绍静止无功补偿器的发展趋势。其后，研究了STATCOM的原理，基于STATCOM的原理建立了数学模型。从改善电路结构和消除谐波技术方面确定了STATCOM的主电路结构，并在MATLAB中建立静止无功补偿器的模型。　　其次，了解了 STATCOM无功电流检测的几种方法，对它们的适用范围和各自的特点作简要介绍，最终选择的是瞬时无功功率理论，瞬时无功功率理论又分为基于?-?坐标变换的p?q法和基于坐标变换的qid?i电流检测法，详细说明它们的工作原理，并根据它们的控制原理图在MATLAB中建立对应的模型。通过分析现有检测方法存在的缺陷，在原有的基础上改进了电流检测的方法，并在MATLAB中仿真以检验其准确性和实时性。其后就STATCOM的控制策略作简要介绍，比较了直接控制和间接控制，最终选择了直接控制。　　最后，根据无功检测的原理、控制策略和选择的主电路，在MATLAB中搭建模型，建立一个三相可控电源系统，采用可拓控制和PID控制方法，选择适当的参数，比较两种控制方法的结果，验证可拓控制在电力系统中的控制效果要优于PID。