基于自适应逆推和L2增益抑制的SVC鲁棒控制方法研究

输电系统的暂态稳定性是电力系统稳定运行的基本保证。装设在输电线路中的静止无功补偿器（SVC）通过连续调节装置吸收或发出的无功功率能够维持接入点电压恒定，并利用对所连母线的电压控制提高整个系统的暂态稳定性。因此研究SVC控制算法是改善输电系统暂态稳定性的重要手段。.本申请首先通过对已有自适应逆推算法中存在的估计器误差的临界动态和非自适应渐近控制器稳定性问题的研究，提出利用非线性反馈项构造估计器误差的改进自适应逆推方法。其次，提出基于该改进自适应逆推方法和L2增益抑制理论的SVC鲁棒非线性控制算法，用以解决系统不确定性和在大扰动情况下的暂态稳定性。然后，针对SVC特有的时滞/死区非线性特性，提出基于自适应逆推算法的鲁棒神经网络控制方法。最后，为了提高稳定性，提出多SVC自适应鲁棒控制器协调控制策略，在集中式和分散式自适应控制两种控制策略中，构造优化函数并使用改进的自适应逆推方法设计协调控制器。

为了提高静止无功补偿器（SVC）系统对不确定参数的自适应能力，对未知扰动的抑制能力，以及存在时滞非线性情况下的暂态响应性能，对其自适应和鲁棒控制方法进行了研究。. 对于SVC控制器，在同时考虑不确定性和未知扰动的情况下，提出了基于L2增益控制的鲁棒自适应反步法（下称方法1）；基于系统浸入和流形不变（I&I）自适应和L2增益控制的鲁棒自适应控制方法（下称方法2）。. 方法1通过构造具有明确物理含义的调节输出，采用自适应反步法将三阶被控系统分解为三个降阶子系统，使每个子系统的相对阶为1，从而解决了利用无源反馈控制来为三阶系统设计无源控制律时的瓶颈问题。. 方法2通过引入I&I自适应方法，将控制律和参数自适应律分开设计，从而避免了方法1中存在的“计算膨胀”问题；通过定义参数估计误差，构造光滑函数，消除了未知扰动对动态误差，以及方法1中存在的估计误差的积累对系统暂态响应性能的影响。. 对于改进型的SVC—STATCOM控制器，在同时考虑时滞非线性、不确定参数和外部干扰的情况下，提出了基于I&I的动态面滑模控制方法。利用不需要对中间控制律求导的一阶积分滤波器来计算控制律，从而避免了自适应反步法在高阶系统中出现的“计算膨胀”问题。同时，通过对非线性时滞函数的设计，使所设计的控制器满足Lyapunov稳定性，避免了时滞非线性对系统响应的影响。最后，为了解决电网与STATCOM系统之间的有功和无功电流之间的耦合问题，提出了一种基于自抗扰控制（ADRC）的电流控制策略。在设计ADRC电流控制器时，将模型中出现的耦合项作为扰动，对其进行估计并加以补偿。实验结果表明所提方法具有好的功态响应性能。. 对于改进型SVC—基于三相电压源变换器（VSC）的STATCOM，提出了基于模糊滑模变结构的控制方法，对直接功率控制做了三点改进：给出新的电源电压矢量所在扇区的确定方法；利用滑模变结构控制器代替传统的PI控制器；给出基于模糊控制器的功率内环设计方法。实验结果表明，所提方法在稳态和负载突变情况下，都具有更快的响应速度和更为平滑的电流波形。. 在搭建级联STATCOM物模系统中，设计了可扩展的控制保护系统，使其能够在不改变控制保护系统中其他设备的情况下，通过增加或减少阀控单元的数量，即可对实际控制对象中的功率模块的数量进行调整。