专利名称：一种基于线性扩张状态观测器leso的svc控制方法
技术领域：
本发明涉及电力系统的控制技术领域，一种基于线性扩张状态观测器LES0(Liner Active-Disturbance-Rejection Control, LADRC)的 SVC 控制方法。
背景技术：
为改善电网的电压稳定性，目前普遍的做法是通过SVC对风电场进行无功补偿。 SVC在电力系统中作用的发挥，不仅仅取决与装设点的地点及容量，而且还取决于其采用的控制方式。风电系统系统是个强非线性不确定系统，基于DFL理论的非线性SVC控制器虽然对常规电力系统工作点的变化具有良好的鲁棒性，但对摄动性强的风电系统并不适用。基于扩张状态观测器的SVC控制器将自抗扰技术用于SVC的控制，使SVC在快速稳定安装点的电压的同时，有效的改善系统的阻尼特性，但常规自抗扰控制器参数较多，结构复杂影响了其实际应用广泛性。基于扩张状态观测器的SVC控制器将自抗扰技术用于SVC的控制，使 SVC在快速稳定安装点的电压的同时，有效的改善系统的阻尼特性，但常规自抗扰控制器参数较多，结构复杂影响了其实际应用广泛性。本发明针对模型不确定的非线性系统的理论，应用线性自抗扰LADRC(Linear Active-Disturbance-Rejection Control)控制理论对复杂电力系统的SVC控制，应用 LESO预期可有效提高了 SVC控制器的鲁棒性和适应性，改善系统的动态特性，为该领域的进一步发展提供了一定的参考价值。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于线性扩张状态观测器LESO的SVC控制方法，它可以克服现有技术的不足，是一种结构简单、运行可靠、便于实现的控制方法，可以有效提高SVC控制器的鲁棒性和适应性，改善系统的动态特性。本发明的技术方案一种基于线性扩张状态观测器LESO的SVC控制方法，其特征在于它包括以下步骤①分析SVC装置的主电路拓扑结构，确定包含SVC的单机-无穷大系统的数学模型》=Δ . 。
ωη π D1 ωη π =YlPd--
丄了丄J丄了Bl=^(-Bl+BLO+m,)
Tc式中
nE'Vc. ￡Pe= —---—~—sin δ
X1 +X2 +X1X2(Bl-Bc)其中，δ为发电机功率角，ω为发电机的转子角速度；ω0为同步角速度；TJ为发电机惯性时间常数；Pe为发电机的电磁功率；Rn为发电机的机械功率；D为发电机阻尼系
4数；Tc为SVC及其调节系统的惯性时间常数；xl，x2为电抗参数；E’为暂态电势；Vc为无穷大母线电压；Bc为等效电容的电纳值；BL为SVC中可调电感的电纳值；BLO为电纳的初始值； ②采集电力系统的母线电压给定值Uref和测量值Umes作为控制器的状态量输入信号，将系统的内外扰动作为系统的总扰动Si进行估计 _4] Z1 = Z2-Ll(Z^y)Z2 = Z3-L^Z1- y) + buZ3=-L^Z1-y). ③设计实现该方法的3个组成部分，线性扩张状态观测器LES0、比例控制器KP和微分控制器KD;其中，线性扩张状态观测器(LESO)采用以下离散形式方程Z = [A-LC]Z + [B-LD L]UC其中Uc = [u 7^是输入，Z是输出。系统的线性ESO为^ = Z2-I1(Z1-J)Z2 = Z3- L^Z1- y) + buZ3=-L3(Z^y).观测器的增益向量L由特征方程的两个基点的放置位置所决定λ (s) = sI-(A-LC) | = (s+ω。)3L = [3ω0，3ω02，ω03]τLl = 3ω0，L2 = 3ω02，L3 = 3ω03 ;ω0是观测器的带宽，ω c是控制器的带宽， 一般 ω0 = 2ω0, Kp = ω02, Kd = 2ω0 ；④采集SVC控制系统的电压和电流及相位信号信号，经调理处理后传给控制主板；在控制主板上，由TMS320LFM07A DSP负责进行数据采集、数据实时处理、数据显示和与上位机通讯及对IGBT进行控制；TMS320LFM07A将A/D采来的数据进行实时处理，送入 LCD显示各种电量参数，同时根据采样回来的数据进行控制计算，LCD可显示功率因数、电压、电流、有功功率和无功功率数据；⑤根据控制信号产生相应的触发脉冲即PWM信号及I/O信号，分别控制TCR及TSC 的导通角进而控制SVC的无功补偿量。本发明的工作原理本发明应用线性自抗扰控制技术。线性自抗扰控制器由KP、 KD和线性扩张状态观测器(LESO)组成。其核心部分LESO估计对象的各阶状态变量Z1， Z2，. . .，Zn-1, Zn和对象总扰动的实时作用量&ι+1，然后通过比例控制器KP和微分控制器 KD得到系统的BSVC，通过Bsvc得到SVC的TCR和TSC的触发角，实现SVC对系统的补偿无功、稳定电压，实现了对SVC的有效控制。本发明的优越性在于本发明提高了 SVC控制器的鲁棒性和适应性，使SVC可快速稳定安装点的电压，改善系统的动态特性，以TI公司的TMS320LFM07A型DSP为控制核心， 其结构简单，易于实现，工业上具有广阔的应用前景。
图1为本发明所涉一种基于线性扩张状态观测器LESO的SVC控制方法中PI控制器的SVC用于风电场的结构框图；图2为本发明所涉一种基于线性扩张状态观测器LESO的SVC控制方法中用于风电场SVC的LESO控制器结构框图；图3为本发明所涉一种基于线性扩张状态观测器LESO的SVC控制方法中LESO控制器的SVC用于风电场的结构框图；图4为本发明所涉一种基于线性扩张状态观测器LESO的SVC控制方法中基于DSP 的控制器硬件原理图。
具体实施例方式实施例一种基于线性扩张状态观测器LESO的SVC控制方法，其特征在于它包括以下步骤①分析SVC装置的主电路拓扑结构(见图1)，确定包含SVC的单机-无穷大系统的数学模型
权利要求
1. 一种基于线性扩张状态观测器LESO的SVC控制方法，其特征在于它包括以下步骤①分析SVC装置的主电路拓扑结构，确定包含SVC的单机-无穷大系统的数学模型
全文摘要
一种基于线性扩张状态观测器LESO的SVC控制方法，它包括①分析SVC装置的结构，确定包含SVC的单机-无穷大系统的数学模型②采集电力系统的母线电压给定值；③设计线性扩张状态观测器LESO、比例控制器KP和微分控制器KD；④采集SVC控制系统的电压和电流及相位信号信号，经调理处理后传给控制主板；⑤根据控制信号产生相应的触发脉冲即PWM信号及I/O信号，分别控制TCR及TSC的导通角进而控制SVC的无功补偿量。
文档编号H02J3/16GK102354988SQ20111026598
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年9月8日
发明者于阳, 刘进华, 周雪松, 李超, 马幼捷 申请人:天津理工大学