动态电压恢复器变结构控制仿真研究工科.docVIP

动态电压恢复器的变结构控制仿真研究 张慧洁 王奔 田甜 古晓东 （西南交通大学 电气工程学院 四川省 成都市 610031） 摘要:动态电压恢复器(DVR)是解决电网电压跌落的一种经济有效的方案。控制器是它的核心部件，性能的好坏直接影响到其补偿效果。为此，本文基于变结构控制采用一种新的控制方法。考虑到DVR的数学模型在dq坐标系下是一个非线性耦合系统，首先采用逆系统方法将原系统线性化解耦，构造出伪线性系统。然后，运用变结构控制理论，设计出这个伪线性系统的变结构控制律。最后在理论分析的基础上，通过仿真对上述方法进行了验证。结果验证了该方法的可行性和有效性。 关键词：动态电压恢复器；电压跌落；变结构控制；非线性耦合系统；逆系统方法；伪线性系统 中图分类号：TM761 Simulation Research on Dynamic Voltage Restorer Based on Variable Structure Control Theory Zhang Hui-jie, Wang Ben, Tian Tian, Gu Xiao-dong （Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031,China）Abstract: The dynamic voltage restorer (DVR) is effectively used in mitigating voltage sags. The controller of DVR is a core. Its performances play a key role in DVR with excellent functions. This paper proposes a novel control method according to the theory of variable structure control Theory. Considering that DVR is a coupling nonlinear system in synchronous rotating dq coordinate system, firstly, the original system model of DVR is linearized and decoupled to be two pseudo-linear systems. Then they adopt variable structure control theory, by which the variable structure control laws of the pseudo-linear systems are designed. At last, simulations are proceeded to verify the controller performance basing on above theory analysis, the simulation results verify the viability and effectiveness of the control algorithm. Key words: dynamic voltage restorer; voltage sag; variable structure control; coupling nonlinear system; inverse-system method; pseudo-linear system 0 引言 随着工业化程度的日益提高，电力负荷急剧增加，特别是冲击性、非线性负荷容量的不断增长，使得电网出现各种各样的电能质量问题。根据各国学者和电力部门的统计和分析，在电力系统的各种电能质量中，电压暂降是发生概率最高的电能质量问题[1]。基于电力电子技术的动态电压恢复器（DVR—dynamic voltage restorer）是近年来出现的DFACTS装置，串联于电源与敏感负荷之间，具有良好的动态特性，当发生电压暂降时，它能在毫秒级内对电压暂降进行有效补偿，还能抑制电源电压中的谐波、闪变等干扰，是抑制动态电压干扰的有效装置[2]。 控制系统是整个DVR的核心。在DVR的控制系统中，检测环节和设计控制算法环节是整个DVR控制器的关键。目前谐波检测方法主要有以下几种：模拟滤波器检测法、基于Fryze功率定义的检测方法、基于频域分析的FFT(Fast Fourier Transformation)傅立叶变换检测法、自适应检测法、基于神经网络的检测法、基于小波变换检测方法和基于瞬时无功功率理论检测法[3]。本文采用是基于瞬时无功功率的检测方法，即基于Par