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基于滑模变结构控制的静止同步补偿技术研究

作　者: 佟雷
导　师: 张晓华
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 静止同步补偿器滑模变结构控制 dSPACE半实物仿真趋近律参数特性分析
分类号: TM761
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电能作为一种清洁、高效的能源,在现代工业和生活中发挥着越来越重要的作用。近年来,国外对智能电网的研发投入了大量人力和资金,以期提升电能的品质与可靠性。我国坚强智能电网的筹备、规划和建设也在有条不紊进行之中。静止同步补偿器是电网无功补偿的前沿技术,也是智能电网建设中的核心装备之一,它已经成为电能质量控制领域的一个研究热点。本文首先根据基尔霍夫定律,建立了静止同步补偿器在三相静止坐标系下的数学模型,采用等功率变换方法将模型转换到两相旋转坐标系下,并以能量守恒的思路对模型进行了验证;其次,对静止同步补偿器的数学模型展开欠驱动特性分析和非最小相位特性分析,在此基础上确定了按电压、电流两个子系统进行静止同步补偿器控制系统设计的方案。静止同步补偿器是一种多变量、强耦合的非线性系统,利用滑模变结构控制的优异性能,可以显著提升系统的抗扰能力。本文细致分析了滑模变结构控制和电力电子系统的开关变结构特性,阐述了电力电子系统类似“抖振”的本质特点,验证了滑模变结构控制在电力电子系统中的适应性。采用趋近律的设计方式可以有效抑制滑模的抖振强度,但目前趋近律的参数设计缺乏进行严格量化计算的理论方法,导致最初趋近律参数的选取具有很大的盲目性。本文将经典PI控制和滑模变结构控制的部分特性进行类比,提出了“趋近律参数可借助经典控制参数设计方法来进行整定”的观点;结合静止同步补偿器的系统特性和滑模变结构控制的自身特点,设计了两种不同的系统控制策略,通过半实物仿真实验,验证了控制策略的优异性能。在半实物仿真实验中,充分发挥了dSPACE能够与MATLAB完全无缝连接、自动代码生成、在线参数寻优和实验数据记录的优点,免去了对DSP等数字控制器的繁琐编程,极大加快了控制算法验证和参数优化的进程。此外,dSPACE记录的大量实验数据为控制算法设计与优化提供了翔实的分析样本,有助于提升算法研究者的水平。借助半实物仿真实验分析、设计静止同步补偿器控制系统的方法,对电力电子领域的理论研究具有一定积极意义。

基于滑模变结构控制的静止同步补偿技术研究

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