[发明专利]基于李雅普诺夫函数的大功率电源系统的SVC控制方法

权利要求书

1.一种基于李雅普诺夫函数的大功率电源系统的SVC控制方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1：根据晶闸管装置特性，利用式(1)和式(2)分别简化大功率电源系统和静止无功补偿器SVC的数学模型，相应得到大功率电源系统的传递函数G_conv和静止无功补偿器SVC的传递函数G_SVC：

式(1)和式(2)中，T_dc为大功率电源系统关于晶闸管触发的同步信号死区延迟，T_d为静止无功补偿器SVC关于晶闸管触发的同步信号死区延迟；T_L为大功率电源系统关于晶闸管触发的控制延迟，T_b为静止无功补偿器SVC关于晶闸管触发的控制延迟；s为微分算子；

步骤2：根据“系统辨识”原理，预先获取式(1)和式(2)中的四个延迟参数值；

步骤3：根据大功率电源系统与静止无功补偿器SVC的联合运行拓扑，搭建等效电路模型；

步骤4：利用式(3)计算静止无功补偿器SVC的参考无功Q_conv：

式(3)中，P_conv为所述大功率电源系统中的变流单元的有功消耗，并利用式(4)得到，α为晶闸管装置的触发角，并利用式(5)得到；γ为所述变流单元的换相重叠角，并利用式(6)得到；Q_m为变压器励磁的无功功率；

式(4)-式(6)中，U_d为变流单元的直流侧电压，I_d为变流单元的直流侧电流，U_{abc_rms}为变流单元的母线侧电压的均方根值，L_tra和R_tra是变压器的电感和电阻，f是电网频率；

步骤5：根据静止无功补偿器SVC的传递函数G_SVC，利用式(7)得到相应的微分方程：

式(7)中，x为静止无功补偿器SVC的实际输出无功，为静止无功补偿器SVC的实际输出无功的一阶导数，为静止无功补偿器SVC的实际输出无功的二阶导数，u为静止无功补偿器SVC的控制输入量；

步骤6：选取静止无功补偿器SVC的实际输出无功x为状态变量x₁，选取x的一阶导数为状态变量x₂，从而建立如式(8)和式(9)所示的状态方程：

式(8)和式(9)中，为状态变量x₁的一阶导数，为状态变量x₂的一阶导数；

步骤7：根据李雅普诺夫第二法，由式(8)和式(9)所示的状态方程，利用式(10)-式(12)构造关于静止无功补偿器SVC实际输出无功与负载侧参考无功的误差e及其导数δ和误差能量函数V：

e＝x_1d-x₁＝x_1d-Q_SVC (10)

式(10)-式(12)中，x_1d为静止无功补偿器期望的无功输出，x_2d为静止无功补偿器SVC期望的无功输出的导数，Q_SVC为静止无功补偿器SVC的实际输出无功，为静止无功补偿器SVC实际输出无功的一阶导数；

步骤8：利用式(13)构建总控制目标：

e,δ→0,t→∞ (13)

式(13)中，t为时间；

步骤9：根据李雅普诺夫函数及大范围渐近稳定理论，得出如式(14)和式(15)的条件等式：

式(14)-(15)中，k₁,k₂为控制增益系数，表示关于误差e的函数衰减速率；

步骤10：利用反步法求出如式(16)所示控制输入量u，使得静止无功补偿器SVC的实际输出无功Q_SVC能实现对参考无功Q_conv的跟踪：