[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

说明书

本发明公开了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，其步骤包括：1.对大功率电源系统及静止无功补偿器(SVC)的联合运行进行数学建模；2.利用系统辨识方法预先获取研究对象模型参数，结合大功率相控整流电源系统及无功补偿装置联合运行的控制架构，从而建立等效传递函数模型及电磁暂态仿真模型；3.基于李雅普诺夫第二法及大范围渐近稳定性理论，构建关于静止无功补偿器实际输出无功与负载参考无功的误差能量函数，由反步法设计闭环反馈控制规律。本发明能有效降低网侧的无功冲击值，增强交流侧母线电压的鲁棒性，从而能提高大功率整流电源系统的运行可靠性。

技术领域

本发明属于大功率整流电源电能质量治理技术领域，具体的说是一种应用于大功率晶闸管相控整流电源系统的静止无功补偿器(SVC)的李雅普诺夫函数控制方法。

背景技术

电网的安全可靠运行决定了电力工程、工业的长期稳定发展。电力系统中存在大量冲击性负荷，如核聚变装置、轧钢机、电弧炉、起重机、大功率电解装置等，这些负荷对电网的安全稳定造成威胁且危害电力设备的正常运行，故有必要在电力网中增设电能质量治理装置。电力网中常见的电能质量治理装置有静止无功补偿器SVC(Static VarCompensator)、静止无功发生器SVG(Static Var Generator)、有源电力滤波器APF(ActivePower Filter)等，其中静止无功补偿器SVC面世早，由于其装置简单、经济性、控制成熟等优势被广泛应用。静止无功补偿器(SVC,TCR+FC,晶闸管控制电抗器+固定电容器)的控制目标是控制其输出无功等于负荷消耗无功，不同的SVC无功控制方案将决定电能质量治理效果的好坏，最终体现在网侧无功冲击水平及母线电压的稳定性与鲁棒性。

静止无功补偿器(SVC)的传统控制方案(Q Medium voltage busbar,这里称为QMV方法)是一种基于母线侧无功检测的开环控制，其控制效果一般要受制于检测环节的延迟、TCR的响应滞后、模型参数的不确定性摄动等因素。当负载处于冲击性工况时，无功补偿装置(SVC)在传统开环控制方案下的补偿效果将无法适应负载无功需求的快速变化。与此同时，由于网侧承受较大的无功冲击，导致母线电压值发生超出安全范围的严重波动。因此，有必要对无功补偿装置(SVC)的控制方法进行新的探索。

现有无功控制方案无法较大程度地减少无功补偿装置(SVC)延迟特性及冲击性负载引入的母线电压波动的影响。李雅普诺夫第二法原理广泛应用于有源电力滤波器、静止同步补偿器等电力电子装置，但在大功率整流电源场景下的静止无功补偿器应用上还有待发掘。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种基于李雅普诺夫函数的大功率电源系统的静止无功补偿器控制方法，以期能有效降低网侧的无功冲击值，增强交流侧母线电压的鲁棒性，从而能提高大功率整流电源系统的运行可靠性。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于李雅普诺夫函数的大功率电源系统的SVC控制方法的特点是按如下步骤进行：

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；