SVG的模糊PI控制器研究

2020-11-06徐洪涛魏晓强胡远婷

黑龙江电力 2020年3期

王宏，徐洪涛，魏晓强，胡远婷，祁峰

(1.国网黑龙江省电力有限公司调控中心，哈尔滨 150090；2.国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院，哈尔滨 150030)

0 引言

静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)基于可自关断电力电子器件，能够实现无功功率的连续调节，从而可以在给定范围内实现平稳的电压控制，有利于电力系统的稳定运行。随着电力电子器件的快速发展，SVG的实际应用越来越广泛。在电力系统中对FACTS器件进行控制，应用最多的是PI控制器，多年的实践经验证明这种控制器具有足够的鲁棒性，因此在工程现场应用十分广泛。但由于被控对象有一定的非线性，并且被控对象的工况参数常常发生变化，因此要求PI调节器的参数能够随着被控对象参数的变化以及工作条件、环境条件的改变而自动地做出相应的调整，以保证闭环控制系统具有理想的设计性能指数[1]。

模糊PI控制系统适用于无法建立精确数学模型的场合，特别是电力系统这种非线性、时变、滞后的系统。它只需要对相关变量进行定性认识，就可以建立模糊控制规则[2]。SVG的 PI控制器主要是针对节点潮流比较稳定的情况，其PI参数一经确定后无法随着节点潮流的变化而调整。而实际上大多数系统都不同程度上存在非线性、时变性、有扰动等特性，随着潮流甚至系统参数的变化，用整定好的PI参数设计的控制器很难达到理想的控制效果[3-4]。因此，设计一种SVG的模糊PI控制器,能够缩短过渡过程时间，减小超调量，对提高系统的暂态稳定有着良好的效果，用于电流直接控制的可调节连接点电压，在旋转坐标系下实现无稳态误差的电流跟踪控制，其响应速度和控制精度将有很大的提高。

1 模糊PI控制器的设计

模糊控制器的一般结构如图1所示。

图1 模糊增益调整PI控制器

SVG直流侧电容电压极易受到三相不对称电流的影响，偏离设定值，交流侧的SVG输出电流的控制同样容易受到扰动影响，采用模糊PI控制可有效地提高控制的鲁棒性。

图2 SVG直流侧电容电压模糊控制系统框图

图3 SVG交流侧输出电流模糊控制系统框图

图4 误差的隶属函数

图5 误差变化率的隶属函数

图6 误差的隶属函数

图7 误差变化率的隶属函数

表1 Δkpd、Δkpc的模糊规则表

表2 Δkid、Δkic的模糊规则表

对表中得到的控制规则需要进行去模糊化处理，以得到实际的控制量。采取最大隶属度方法进行去模糊化，即

u0=maxμu(u)，u∈U

(1)

图8～图11分别是PI控制参数的增量Δkpd、Δkid、Δkpc、Δkic的隶属函数曲线，据此可以得到Δkpd、Δkid、Δkpc、Δkic的精确量。

图8 Δkpd的隶属函数

图9 Δkid的隶属函数

图10 Δkpc的隶属函数

图11 Δkic的隶属函数

2 直接电流型模糊PI控制

图12为含有SVG的系统，变量如图中标注所示，SVG接在母线上。

图12 带SVG的单负荷系统

对SVG进行直接电流控制，需要确定SVG输出电流的指令值。这个指令值可以由母线电压的参考值Usr乘以一个比例系数后得到。因此，直接电流控制可以实现对母线电压的反馈控制。如图13所示，Idref、Iqref为由参考电压计算出的电流指定值，采用电流直接控制后，SVG实际上已经相当于一个受控的电流源[5-6]。