CN110768272B - 一种statcom与发电机励磁系统协调控制方法 - Google Patents

一种statcom与发电机励磁系统协调控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110768272B
CN110768272B CN201910993646.7A CN201910993646A CN110768272B CN 110768272 B CN110768272 B CN 110768272B CN 201910993646 A CN201910993646 A CN 201910993646A CN 110768272 B CN110768272 B CN 110768272B
Authority
CN
China
Prior art keywords
statcom
generator
generator excitation
input
command
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910993646.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110768272A (zh
Inventor
张蕾
朱家豪
李鹏飞
杜超凡
王晓华
王文杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
XIAN XD AUTOMATED CONTROL SYSTEM Co.,Ltd.
Original Assignee
Xian Polytechnic University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Polytechnic University filed Critical Xian Polytechnic University
Priority to CN201910993646.7A priority Critical patent/CN110768272B/zh
Publication of CN110768272A publication Critical patent/CN110768272A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110768272B publication Critical patent/CN110768272B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Abstract

本发明公开了一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、建立含四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型，定义命令滤波器；步骤2、结合步骤1定义的命令滤波器，使得在步骤1中的每一个虚拟控制输入作为命令滤波器的输入，计算Lyapunov函数值，当计算的Lyapunov函数都达到负定，完成STATCOM与发电机励磁系统协调控制，解决了现有技术中存在的发电机励磁与STATCOM协调控制系统存在的电压波动大的问题。

Description

一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，涉及一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法。
背景技术
柔性交流输电系统(FACTS)作为有效提升互联电网稳定性的先进技术之一，是我国智能电网建设中输电环节智能化的重要组成部分。而静止同步补偿器(STATCOM)作为一种主要的FACTS装置，具有降低损耗、稳定电压、降低谐波、提高系统暂态稳定性等优越性能。目前，STATCOM与发电机励磁系统的协调控制被广泛应用，但现有的STATCOM与发电机励磁系统的协调控制方法存在的电压波动大维数高、计算爆炸以及对于虚拟控制难以实现的问题，这些都严重影响了STATCOM与发电机励磁系统的协调控制中的稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法，解决了现有技术中存在的发电机励磁与STATCOM协调控制系统存在的电压波动大的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、建立含四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型，定义命令滤波器；
步骤2、结合步骤1定义的命令滤波器，使得在步骤1中的每一个虚拟控制输入作为命令滤波器的输入，计算Lyapunov函数值，当计算的Lyapunov函数都达到负定，完成STATCOM与发电机励磁系统协调控制。
本发明的特点还在于：
步骤1中建立含四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型具体按照以下实施：
利用发电机励磁系统的三阶数学模型以及STATCOM一阶可控电流源模型，组成STATCOM和发电机励磁协调控制系统的状态方程如下：
Figure BDA0002239077350000021
式中：δ为发电机功角；ω为发电机转子角速度，ω0为发电机的额定同步角速度；Vs为STATCOM装设点母线电压；Iq为STATCOM所等效的可控电源输出电流；D为阻尼系数；H为发电机转子的转动惯量；Td0为d轴绕组开路暂态时间常数；T′d为d轴绕组暂态时间常数；Pm为原动机机械功率；xd为发电机d轴同步电抗；x′d为发电机d轴暂态电抗；Ts为STATCOM惯性时间常数；uf为励磁设备的控制输入；us为STATCOM的控制输入；
式中相关电气代数方程为：
x′d∑＝x1+x2，其中：x1＝xd+XT，
Figure BDA0002239077350000022
XT为变压器阻抗；
Figure BDA0002239077350000023
为线路阻抗；
Figure BDA0002239077350000024
对公式(1)中的状态变量的选取和常量参数的替换：
x1＝δ-δ0；x2＝ω-ω0；x3＝E′q-E′q0；x4＝Iq-Iq0；
Figure BDA0002239077350000031
Figure BDA0002239077350000032
Figure BDA0002239077350000033
得到含四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型：
Figure BDA0002239077350000034
步骤1中定义命令滤波器具体按照以下实施：
Figure BDA0002239077350000035
其中，
Figure BDA0002239077350000036
为命令滤波器的两个输出，αi为命令滤波器的输入，滤波器初始状态αi(0)＝zi,1(0),zi,2(0)＝0。
步骤2具体按照以下实施：
步骤2.1、利用步骤1中四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型中第一个微分方程所表示的一阶子系统，定义第一个状态误差变量e1＝x1，对e1求一阶导可得：
Figure BDA0002239077350000037
然后，对于此一阶子系统，定义第一个Lyapunov函数为
Figure BDA0002239077350000038
对所构造的第一个Lyapunov函数求导可得：
Figure BDA0002239077350000039
(6)式中，e2＝x2-α1为系统(3)中第二个微分方程所表示的二阶子系统定义的第二个状态误差变量，α1为第一个一阶子系统的虚拟控制变量；
为了保证该一阶子系统稳定，第一个虚拟控制输入α1＝-c1e1，其中c1为参数，且c1＞0。将其代入上式可得：
Figure BDA0002239077350000041
由(7)式可知，当e2＝0时，
Figure BDA0002239077350000042
步骤2.2、根据步骤2.2中定义的系统状态误差变量e2，定义Lyapunov函数为：
Figure BDA0002239077350000043
引入命令滤波，使得α1为第一个命令滤波器的输入，在第一个命令滤波器的输入α1，得到
Figure BDA0002239077350000044
为第一个命令滤波器的输出。
对上述定义的第二个状态误差变量e2求导可得：
Figure BDA0002239077350000045
然后，针对系统(2)中第三个微分方程所表示的三阶子系统，定义第三个状态误差变量e3＝x3-α2，并且对V2求导得：
Figure BDA0002239077350000046
其中，
Figure BDA0002239077350000047
虚拟控制输入为
Figure BDA0002239077350000048
其中c2为参数，且c2＞0，代入式(10)可得：
Figure BDA0002239077350000049
步骤2.3、根据步骤2.2中定义的系统状态误差变量e3，定义Lyapunov函数为：
Figure BDA0002239077350000051
引入命令滤波，使得α2为第二个命令滤波器的输入，
Figure BDA0002239077350000052
为第二个命令滤波器的输出。
对上述定义的第三个误差变量e3求导可得：
Figure BDA0002239077350000053
其中，励磁控制输入为
Figure BDA0002239077350000054
其中c3为参数，且c3＞0。
步骤2.4根据含四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型的状态变量e4＝x4-α3，将虚拟控制输入α3设计为：
Figure BDA0002239077350000055
式中，
Figure BDA0002239077350000056
引入命令滤波，使得α3为第三个命令滤波器的输入，
Figure BDA0002239077350000057
为第三个命令滤波器的输出。
然后，对状态变量e4求导得：
Figure BDA0002239077350000058
定义Lyapunov函数为：
Figure BDA0002239077350000059
对(15)式求导后得：
Figure BDA00022390773500000510
将us代入可得：
Figure BDA00022390773500000511
其中SATACOM控制律为
Figure BDA0002239077350000061
其中c4为参数，且c4＞0，将us代入可得
Figure BDA0002239077350000062
当步骤2.1、步骤2.2、步骤2.3、步骤2.4计算的Lyapunov函数都达到负定，完成STATCOM与发电机励磁系统协调控制。
本发明的有益效果是：本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法，解决了现有技术中存在的发电机励磁与STATCOM协调控制系统存在的电压波动大的问题。将命令滤波技术与Backstepping方法结合，应用于非线性的STATCOM与发电机励磁的协调系统，本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法不仅解决了Backstepping方法中存在的反复求导问题，简化了计算过程，并且在设计控制律的过程中不需要进行线性化处理，从而完整保留了系统的非线性特性。通过仿真分析，本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法在改善系统功角特性和角速度特性上有较好的效果，并且能够加快系统的收敛速度，有效抑制振荡，提高了系统的暂态性能。
附图说明
图1是本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法中STATCOM的SMIB系统图；
图2是本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法实施例中的发电机功角响应曲线图；
图3是本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法实施例中的角速度响应曲线图；
图4是本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法实施例中的发电机暂态电势的响应曲线图；
图5是本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法实施例中的STATCOM接入点等效电流的响应曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、建立含四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型，定义命令滤波器；
步骤1中建立含四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型具体按照以下实施：
在不考虑发电机暂态情况下机械功率变化的前提下，利用发电机励磁系统的三阶数学模型以及STATCOM一阶可控电流源模型，组成STATCOM和发电机励磁协调控制系统的状态方程如下：
Figure BDA0002239077350000071
式中：δ为发电机功角；ω为发电机转子角速度，ω0为发电机的额定同步角速度；Vs为STATCOM装设点母线电压；Iq为STATCOM所等效的可控电源输出电流；D为阻尼系数；H为发电机转子的转动惯量；Td0为d轴绕组开路暂态时间常数；Td′为d轴绕组暂态时间常数；Pm为原动机机械功率；xd为发电机d轴同步电抗；x′d为发电机d轴暂态电抗；Ts为STATCOM惯性时间常数；uf为励磁设备的控制输入；us为STATCOM的控制输入；
式中相关电气代数方程为：
x′d∑＝x1+x2，其中：x1＝xd+XT，
Figure BDA0002239077350000081
XT为变压器阻抗；
Figure BDA0002239077350000082
为线路阻抗；
Figure BDA0002239077350000083
对公式(1)中的状态变量的选取和常量参数的替换：
x1＝δ-δ0；x2＝ω-ω0；x3＝E′q-E′q0；x4＝Iq-Iq0；
Figure BDA0002239077350000084
Figure BDA0002239077350000085
Figure BDA0002239077350000086
得到含四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型：
Figure BDA0002239077350000087
控制目标为针对STATCOM与发电机励磁组系统成的四阶非线性系统，在保证所有状态变量有界的情况下，通过命令滤波Backstepping方法设计得到励磁控制律和STATCOM控制律，当系统受到外界扰动时，能迅速地收敛到原来的平衡点。
步骤1中定义命令滤波器具体按照以下实施：
Figure BDA0002239077350000088
其中，
Figure BDA0002239077350000089
为命令滤波器的两个输出，αi为命令滤波器的输入，滤波器初始状态αi(0)＝zi,1(0),zi,2(0)＝0。若输入信号α1满足
Figure BDA0002239077350000091
和
Figure BDA0002239077350000092
对于所有的t≥0均成立，其中ρ1和ρ2是正的常量，则对于任意μ≥0，必然存在ωn＞0和ζ∈(0,1]，使|zi,1-α1|≤μ，
Figure BDA0002239077350000093
和zi,1都是有界的。
步骤2、结合步骤1定义的命令滤波器，使得在步骤1中的每一个虚拟控制输入作为命令滤波器的输入，计算Lyapunov函数值，当计算的Lyapunov函数都达到负定，完成STATCOM与发电机励磁系统协调控制。
步骤2，结合步骤1的命令滤波器，使得在步骤1中的每一个虚拟控制输入αi作为命令滤波器的输入，
Figure BDA0002239077350000094
为第一个命令滤波器的输出。利用反步法推导电机励磁控制律uf和静止同步补偿器的控制律us，再通过Lyapunov稳定性理论证明所设计的协调控制方法能保证系统的稳定性，实现静止同步补偿器与发电机励磁协调控制。
步骤2具体按照以下实施：
步骤2.1、利用步骤1中四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型中第一个微分方程所表示的一阶子系统((2)中第一个微分方程所表示的一阶子系统)，定义第一个状态误差变量e1＝x1，对e1求一阶导可得：
Figure BDA0002239077350000095
然后，对于此一阶子系统，定义第一个Lyapunov函数为
Figure BDA0002239077350000096
对所构造的第一个Lyapunov函数求导可得：
Figure BDA0002239077350000097
(6)式中，e2＝x2-α1为系统(3)中第二个微分方程所表示的二阶子系统定义的第二个状态误差变量，α1为第一个一阶子系统的虚拟控制变量；
为了保证该一阶子系统稳定，第一个虚拟控制输入α1＝-c1e1，其中c1为参数，且c1＞0。将其代入上式可得：
Figure BDA0002239077350000101
(7)
由(7)式可知，当e2＝0时，
Figure BDA0002239077350000102
由(7)式可知，当e2＝0时，
Figure BDA0002239077350000103
但在这一步中不能保证e2总是为0。为此，需要在下一步的设计中，引入虚拟控制输入α2，来保证系统的稳定。
步骤2.2、根据步骤2.2中定义的系统状态误差变量e2，定义Lyapunov函数为：
Figure BDA0002239077350000104
引入命令滤波，使得α1为第一个命令滤波器的输入，在第一个命令滤波器的输入α1，得到
Figure BDA0002239077350000105
为第一个命令滤波器的输出。
对上述定义的第二个状态误差变量e2求导可得：
Figure BDA0002239077350000106
然后，针对系统(2)中第三个微分方程所表示的三阶子系统，定义第三个状态误差变量e3＝x3-α2，并且对V2求导得：
Figure BDA0002239077350000107
其中，
Figure BDA0002239077350000108
虚拟控制输入为
Figure BDA0002239077350000109
其中c2为参数，且c2＞0，代入式(10)可得：
Figure BDA00022390773500001010
当Lyapunov函数的偏导数负定，则系统稳定。
当e3＝0，则系统稳定。
步骤2.3、根据步骤2.2中定义的系统状态误差变量e3，定义Lyapunov函数为：
Figure BDA0002239077350000111
引入命令滤波，使得α2为第二个命令滤波器的输入，
Figure BDA0002239077350000112
为第二个命令滤波器的输出。
对上述定义的第三个误差变量e3求导可得：
Figure BDA0002239077350000113
其中，励磁控制输入为
Figure BDA0002239077350000114
其中c3为参数，且c3＞0，要使系统稳定，则需要使Lyapunov函数的偏导数负定即可。
步骤2.4根据含四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型的状态变量e4＝x4-α3，将虚拟控制输入α3设计为：
Figure BDA0002239077350000115
式中，
Figure BDA0002239077350000116
引入命令滤波，使得α3为第三个命令滤波器的输入，
Figure BDA0002239077350000117
为第三个命令滤波器的输出。
然后，对状态变量e4求导得：
Figure BDA0002239077350000118
定义Lyapunov函数为：
Figure BDA0002239077350000119
对(15)式求导后得：
Figure BDA00022390773500001110
将us代入可得：
Figure BDA0002239077350000121
其中SATACOM控制律为
Figure BDA0002239077350000122
其中c4为参数，且c4＞0，将us代入可得
Figure BDA0002239077350000123
要使系统稳定，则需要使Lyapunov函数的偏导数负定即可
当步骤2.1、步骤2.2、步骤2.3、步骤2.4计算的Lyapunov函数都达到负定，命令滤波Backstepping协调控制器都满足了Lyapunov稳定理论，完成STATCOM与发电机励磁系统协调控制。
实施例
利用Matlab/Simulink环境进行仿真分析，其中无穷大系统参数和本文所设计的命令滤波Backstepping方法(CFBC)参数选取如下：H＝5.9；E′q＝1.08；Pm＝1.0；ω0＝314.159rad/s；δ0＝60°；Ts＝0.02；XL1＝0.1；XL2＝0.3；XT＝0.32；c1＝c2＝6.35；c3＝3.55；c4＝50；不确定阻尼系数设置为，则不确定参数D＝1。其中单机无穷大系统(SMIB)如图1所示，带有励磁设备的发电机经过变压器与带有断路器的输电线路相连，STATCOM装设在线路中点处，这也是更能提高系统传输能量、有效提高输电容量和距离的接入点。
状态变量(功角)和(角速度)的暂态响应曲线如图2和图3所示。图中，实线表示本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法的暂态响应曲线，虚线表示Backstepping控制方法在相同情况下的响应曲线。
从图2和图3可以看出，本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法相比于Backstepping控制方法可以在较短的时间内达到稳定，振荡幅度小，发电机功角和角速度的响应时间大约为1.9s，并且在3s内快速收敛，有效的提高了系统的暂态稳定性。
状态变量x3(发电机的暂态电势)和x4(STATCOM接入系统的等效电流)的暂态响应曲线如图4和图5，图中，实线表示本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法的暂态响应曲线，虚线表示Backstepping控制方法在相同情况下的响应曲线。
从图4可以看出，本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法虽然在振幅上面没有明显的改进，但是在1.6s时发电机暂态电势已经趋于稳定，响应速度快，从图5可以看出，相比于Backstepping控制方法，本文设计的CFBC控制方法使得STATCOM接入点等效电流的响应时间缩短了0.8s左右，且系统振幅减小，提高了系统的暂态稳定性能。
本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法，解决了现有技术中存在的发电机励磁与STATCOM协调控制系统存在的电压波动大维数高、计算爆炸以及对于虚拟控制难以实现的问题。将命令滤波技术与Backstepping方法结合，应用于非线性的STATCOM与发电机励磁的协调系统，本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法不仅解决了Backstepping方法中存在的反复求导问题，简化了计算过程，并且在设计控制律的过程中不需要进行线性化处理，从而完整保留了系统的非线性特性。通过仿真分析，本发明一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法在改善系统功角特性和角速度特性上有较好的效果，并且能够加快系统的收敛速度，有效抑制振荡，提高了系统的暂态性能。

Claims (3)

1.一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、建立含四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型，定义命令滤波器；
步骤2、结合步骤1定义的命令滤波器，使得在步骤1中的每一个虚拟控制输入作为命令滤波器的输入，计算Lyapunov函数值，当计算的Lyapunov函数都达到负定，完成STATCOM与发电机励磁系统协调控制；
步骤2具体按照以下实施：
步骤2.1、利用步骤1中四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型中第一个微分方程所表示的一阶子系统，定义第一个状态误差变量e1＝x1，对e1求一阶导可得：
Figure FDA0003563078360000011
然后，对于此一阶子系统，定义第一个Lyapunov函数为
Figure FDA0003563078360000012
对所构造的第一个Lyapunov函数求导可得：
Figure FDA0003563078360000013
(6)式中，e2＝x2-α1为系统中第二个微分方程所表示的二阶子系统定义的第二个状态误差变量，α1为第一个一阶子系统的虚拟控制变量；
为了保证该一阶子系统稳定，第一个虚拟控制输入α1＝-c1e1，其中c1为参数，且c1>0，将其代入上式可得：
Figure FDA0003563078360000014
由(7)式可知，当e2＝0时，
Figure FDA0003563078360000015
步骤2.2、根据步骤2.2中定义的系统状态误差变量e2，定义Lyapunov函数为：
Figure FDA0003563078360000021
引入命令滤波，使得α1为第一个命令滤波器的输入，在第一个命令滤波器的输入α1，得到
Figure FDA0003563078360000022
为第一个命令滤波器的输出，
对上述定义的第二个状态误差变量e2求导可得：
Figure FDA0003563078360000023
然后，针对系统中第三个微分方程所表示的三阶子系统，定义第三个状态误差变量e3＝x3-α2，并且对V2求导得：
Figure FDA0003563078360000024
其中，
Figure FDA0003563078360000025
虚拟控制输入为
Figure FDA0003563078360000026
其中c2为参数，且c2>0，代入式(10)可得：
Figure FDA0003563078360000027
步骤2.3、根据步骤2.2中定义的系统状态误差变量e3，定义Lyapunov函数为：
Figure FDA0003563078360000028
引入命令滤波，使得α2为第二个命令滤波器的输入，
Figure FDA0003563078360000029
为第二个命令滤波器的输出；
对上述定义的第三个误差变量e3求导可得：
Figure FDA00035630783600000210
其中，励磁控制输入为
Figure FDA0003563078360000031
其中c3为参数，且c3>0；
步骤2.4根据含四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型的状态变量e4＝x4-α3，将虚拟控制输入α3设计为：
Figure FDA0003563078360000032
式中，
Figure FDA0003563078360000033
引入命令滤波，使得α3为第三个命令滤波器的输入，
Figure FDA0003563078360000034
为第三个命令滤波器的输出；
然后，对状态变量e4求导得：
Figure FDA0003563078360000035
定义Lyapunov函数为：
Figure FDA0003563078360000036
对(15)式求导后得：
Figure FDA0003563078360000037
将us代入可得：
Figure FDA0003563078360000038
其中SATACOM控制律为
Figure FDA0003563078360000039
其中c4为参数，且c4>0，
当步骤2.1、步骤2.2、步骤2.3、步骤2.4计算的Lyapunov函数都达到负定，完成STATCOM与发电机励磁系统协调控制。
2.根据权利要求1所述的一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法，其特征在于，所述步骤1中建立含四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型具体按照以下实施：
利用发电机励磁系统的三阶数学模型以及STATCOM一阶可控电流源模型，组成STATCOM和发电机励磁协调控制系统的状态方程如下：
Figure FDA0003563078360000041
式中：δ为发电机功角；ω为发电机转子角速度，ω0为发电机的额定同步角速度；Vs为STATCOM装设点母线电压；Iq为STATCOM所等效的可控电源输出电流；D为阻尼系数；H为发电机转子的转动惯量；Td0为d轴绕组开路暂态时间常数；T′d为d轴绕组暂态时间常数；Pm为原动机机械功率；xd为发电机d轴同步电抗；x′d为发电机d轴暂态电抗；Ts为STATCOM惯性时间常数；uf为励磁设备的控制输入；us为STATCOM的控制输入；
式中相关电气代数方程为：
x′dΣ＝x1+x2，其中：x1＝xd+XT，
Figure FDA0003563078360000042
XT为变压器阻抗；
Figure FDA0003563078360000043
为线路阻抗；
Figure FDA0003563078360000044
对公式(1)中的状态变量的选取和常量参数的替换：
x1＝δ-δ0；x2＝ω-ω0；x3＝E′q-E′q0；x4＝Iq-Iq0；
Figure FDA0003563078360000045
Figure FDA0003563078360000046
Figure FDA0003563078360000047
得到含四阶静止同步补偿器与发电机励磁的协调控制系统数学模型：
Figure FDA0003563078360000051
3.根据权利要求1所述的一种STATCOM与发电机励磁系统协调控制方法，其特征在于，所述步骤1中定义命令滤波器具体按照以下实施：
Figure FDA0003563078360000052
其中，
Figure FDA0003563078360000053
为命令滤波器的两个输出，αi为命令滤波器的输入，滤波器初始状态αi(0)＝zi,1(0),zi,2(0)＝0。
CN201910993646.7A 2019-10-18 2019-10-18 一种statcom与发电机励磁系统协调控制方法 Active CN110768272B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910993646.7A CN110768272B (zh) 2019-10-18 2019-10-18 一种statcom与发电机励磁系统协调控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910993646.7A CN110768272B (zh) 2019-10-18 2019-10-18 一种statcom与发电机励磁系统协调控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110768272A CN110768272A (zh) 2020-02-07
CN110768272B true CN110768272B (zh) 2022-05-13

Family

ID=69332662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910993646.7A Active CN110768272B (zh) 2019-10-18 2019-10-18 一种statcom与发电机励磁系统协调控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110768272B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113985781B (zh) * 2021-10-28 2024-02-06 广东电网有限责任公司广州供电局 基于指令滤波反步控制器的应急电源车励磁控制方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106788053B (zh) * 2016-11-30 2019-02-05 青岛大学 基于观测器的电动车永磁同步电机系统误差补偿控制方法
CN107294448B (zh) * 2017-06-16 2019-05-14 青岛大学 一种基于命令滤波的异步电机模糊离散控制方法
CN109873583B (zh) * 2019-01-29 2020-11-24 青岛大学 基于状态受限的永磁同步电机模糊位置跟踪控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110768272A (zh) 2020-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2529462B1 (en) Method for emulation of synchronous machine
CN106356884B (zh) 一种基于虚拟同步机的光伏并网控制方法、装置及系统
CN111277001A (zh) 基于虚拟同步发电机参数自适应控制的风机并网控制方法
CN107240921A (zh) 基于积分自适应逆推的svc滑模控制方法
CN108964040B (zh) 电网不平衡下虚拟同步发电机功率-电流协调控制方法
CN107863783A (zh) 双馈风力发电机虚拟同步控制方法
CN111969597B (zh) 带有svc的多机无穷大电力系统动态面积分滑模控制器
CN105790270A (zh) 通过双馈风机转子侧变流器抑制次同步谐振的方法及装置
CN109617488B (zh) 一种考虑励磁电路的虚拟同步机的建模方法
CN109193760B (zh) 一种基于虚拟同步机的并网光伏逆变器自抗扰控制方法
Hamane et al. Direct active and reactive power control of DFIG based WECS using PI and sliding mode controllers
CN107579529A (zh) 一种基于并网变换器锁相环优化的同步机次同步抑制方法
CN106786674A (zh) 双馈风机‑串补输电系统次同步谐振抑制方法及装置
CN115882762A (zh) 构网型风电并网系统的频率优化控制方法
CN110768272B (zh) 一种statcom与发电机励磁系统协调控制方法
CN109039180B (zh) 双馈感应发电机并网过程的分数阶控制方法
CN110611321A (zh) 一种补偿虚拟同步机负阻尼特性的虚拟电力系统稳定器设计方法
CN111049178A (zh) 一种直驱永磁风电机组经vsc-hvdc并网稳定控制分析方法
CN116632866B (zh) 一种液流超容锂电池混合储能自适应惯量vsg控制方法
CN110034562B (zh) 一种静止同步补偿器与发电机励磁鲁棒协调的控制方法
Dong et al. Reducing transient active-and reactive-power coupling in virtual synchronous generators
CN111654039A (zh) 判断双馈风电并网系统次/超同步振荡稳定性的方法及系统
CN106849130A (zh) 一种电力系统稳定器参数的整定方法
CN115441511A (zh) 一种逆变器多参数协同自适应vsg并联控制方法及系统
CN113783183B (zh) 弱电网下双馈风机在故障穿越期间的暂态稳定性评估方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20221201

Address after: 710000 Room 101-108, No. 7, Tangxing Road, High tech Zone, Xi'an, Shaanxi

Patentee after: XIAN XD AUTOMATED CONTROL SYSTEM Co.,Ltd.

Address before: 710048 Shaanxi province Xi'an Beilin District Jinhua Road No. 19

Patentee before: XI'AN POLYTECHNIC University

TR01 Transfer of patent right