[发明专利]一种基于回路成形的动态电压恢复器鲁棒控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统电能质量电压跌落中的动态电压恢复器，特别是涉及一种基于H_∞回路成形的动态电压恢复器鲁棒控制方法。

背景技术

近30年来，随着计算机应用技术、自动化控制技术和大功率电力电子技术等高新技术的迅猛发展，采用计算机、微处理器等的敏感性设备开始大量投入使用。这种设备比传统用电设备对电能质量的要求更加苛刻，即使是几个周期的电压跌落都将影响这些设备的正常工作，甚至造成巨大的经济损失。据统计，在电能质量各问题中，电压跌落是造成电压敏感性负荷不能正常工作的主要原因，通常可认为70％～90％的电能质量问题是由电压跌落引起。而动态电压恢复器(Dynamic voltage restorer，DVR)能在毫秒级时间内将电压跌落补偿至正常值，是对敏感负荷保证供电质量非常有效的串联补偿装置。

目前针对DVR的控制方法有很多种，常见的有开环控制，单闭环反馈控制，双闭环反馈控制，复合控制，以及针对DVR的非线性特性，提出的模糊PID控制，神经网络PID控制等。但上述方法都没有针对系统的鲁棒性进行控制器设计。为此，Yun Wei Li在“基于静止坐标系的高性能DVR控制器的比较和设计”(IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS，VOL.22，NO.2，MARCH 2007)中针对三相系统，通过Clark变换，运用了混合灵敏度法设计了DVR的H_∞控制器，实现电压跌落的动态补偿。但该方法适用于三相平衡系统的情况，对于三相不平衡系统(考虑零序分量)无法应用，更无法应用到单相系统。而且设计时需要对三个加权函数进行选择，增加了设计的复杂度。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于回路成形的动态电压恢复器鲁棒控制方法，以解决现有技术的方法仅适用于三相平衡系统的情况，对于三相不平衡系统(考虑零序分量)无法应用，更无法应用到单相系统；而且混合灵敏度法设计时需要对三个加权函数进行选择，增加了设计的复杂度的技术问题。

针对系统鲁棒性要求，考虑到互感器的高频域的噪音、系统模型的摄动性(典型地在高频域)、负荷的干扰以及执行装置的饱和，同时又要兼顾系统的性能要求，本发明提出的方法在保证H_∞设计方法的稳定特性的同时，达到回路成形中取得的简单的性能与鲁棒性的折衷。

本发明的技术方案如下：

一种基于回路成形的动态电压恢复器鲁棒控制方法，包括下列步骤：

S1：回路成形：选取一前置补偿器W₁和一后置补偿器W₂，标称受控对象P和W₁、W₂合并为成形后受控对象P_s，使P_s的增益在需要良好的抗干扰的频率范围内足够大，在需要良好的鲁棒稳定性的频率范围内足够小；其中P_s＝W₂PW₁；假设W₁和W₂使P_s无不稳定隐含模态；

S2：鲁棒镇定：利用正规化互质因式摄动系统的鲁棒镇定控制器来构成最终的控制器。

较佳地，所述步骤S2进一步包括：

S21：计算最大稳定余量ε_max：

其中为P_s的正规化互质分解，即且如果ε_max＜＜1，则此求得的回路形状与鲁棒稳定性要求不相容，需返回步骤S1并重新调整W₁和W₂；直至满足ε_max小于1但非远小于1时，则进行下一步骤S22；