在实际的电力系统中,发电机附加励磁控制是提高电力系统的稳定性和抑制低频振荡的重要手段。安装在系统中的重要枢纽点或负荷节点的静止无功补偿器(SVC)主要用来从电网中吸收或向电网中输送可连续调节的无功功率,以维持安装点的电压恒定1-3.对此类关键节点提供快速的动态电压支撑是解决电力系统安全稳定问题的重要手段之本文在己有发电机附加励磁模糊变结构控制研究成果111的基础上,对SVC和发电机附加励磁进行综合控制的研究。将模糊控制理论和非线性变结构控制理论结合起来,设计了一种SVC与附加励磁模糊变结构综合控制器,使其能够同时实现发电机功角控制和SVC安装点处电压控制两个目标。
2模糊变结构综合控制器的设计2.1系统数学模型以n机系统为例,系统的数学模型如下111发电机的空载电势;k,k',为第i台发电机的电压调节器及附加励磁控制器的放大倍数;Vf为第i台发电机的机端电压值;Mfi为第i台机附加励磁控制输入。
第i台发电机的有功功率Pei表达式为SVC采用实用一阶惯性模型,如所示:电抗器的电纳值;TC为时间常数;KC为放大倍数;为控制量。
综合⑴式和(3)式,可得到含有SVC的多机系统的状态方程式:为时间常数1());1为输入机械功率为0台lishMg将(4)式写成标准的仿射非线性系统的形式为:倒数,第行对上式两边求导,可得将(3)式代入上式可以得到由此可见针对SVC的控制输入Ue,可以设计具体的模糊其余变量前己声明,此处从略。
2.2模糊变结构综合控制器的设计方法为了使所设计的控制器能同时考虑发电机功角稳定和SVC安装点处电压控制两个目标,就要使发电机附加励磁控制和SVC控制解耦。这样设计出的控制器能够根据当地的状态变量的变化得出相应的控制量,便于控制策略的实现。
从(5)式可以看出,这是一个多输入多输出系统的控制问题。输入量为发电机附加励磁的输入Uf和SVC的控制输入Ue,输出函数可以写成如下形变结构控制器,方法如下:首先把电压变化量其导数AVm及AVrn在论域上进行非均匀离散变换,形成控制器的输入量E和E.对Avm及Avm在较小时进行“细分”,而在它们取值较大时,对它们进行“粗分”同时省去中间的确定隶属函数环节(因为这种划分方法本身就是一种确定隶属关系的过程),由此得到离散量,作为模糊变结构控制器的输入。
然后来设计带有自调整因子的模糊变结构控制器的控制规律,以适应实际系统的各种不同情况,使所设计的控制器具有很强的自调整性。在全论域范围内带有自调整因子的控制规则可以表示为式(2)的形式:因为,当AVm比较大时,表明系统远离电压平-Vm0=AVm(7)针对上式的输出函数,可以设计具体的模糊变结构控制器。为了使所设计的SVC控制器能实现利用当地信号进行控制,对于输出函数y2式衡状态,系统需要加大控制量,使系统尽快到达电压的稳态值,所以,此时电压变化量的权重E取得比较大;而当E比较小时,表明系统接近电压的稳定状态,为了使系统电压尽快到达稳定状态,尽量减小超调,因此,此时电压变化量的权重E取得比较小,控制量中E对时间的导数的权重E取得比较大。