[发明专利]基于积分自适应逆推的SVC滑模控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于积分自适应逆推的SVC滑模控制方法，属于SVC电力系统控制技术领域。

背景技术

SVC(静止无功补偿器)被广泛的应用于现代电力系统中进行无功平衡和提高电力系统稳定性。随着国民经济的飞速发展，现代电力系统的结构也日益复杂，具有特高压、远距离、大容量以及跨区互联的特点，使得系统的稳定运行更容易受到各种自然和人为因素的干扰而受到破坏。SVC是目前普遍应用以解决这一问题的方法，在无功负荷接入点处接入SVC装置后，可以有效的抑制无功负荷的冲击，滤除高次谐波，平衡三相电网，稳定PCC点电压，提升电力系统的稳定性。因此，针对装有SVC电力系统稳定控制技术的研究具有很重要的意义。

Backstepping设计方法是针对不确定系统的一种系统化设计方法，通常与Lyapunov型自适应律结合使用，即综合考虑控制律和自适应律，使整个闭环系统满足期望的动静态性能。Backstepping方法的基本思想是将复杂的非线性系统分解成不超过系统阶数的子系统，然后在保证子系统具有收敛性的基础上，为每个子系统设计部分Lyapunov函数和中间虚拟控制量，一直后推到整个系统，从而完成整个控制律的设计，且结合Lyapunov函数稳定性分析方法保证整个系统的收敛性。其中的自适应backstepping技术是通过非线性动态反馈，一步步地构造全系统的控制Lyapunov函数(CLF)，其根本思想是参数估计。这样的控制器不仅能保证系统状态有界，而且能够达到跟踪误差收敛于零的目的。由于它没有对原系统进行任何线性化，因而完整保留了系统的非线性特性。

滑模变结构控制的原理，是根据系统所期望的动态特性来设计系统的切换超平面，通过滑动模态控制器使系统状态从超平面之外向切换超平面收束。滑模控制不仅对匹配干扰具有鲁棒性，而且一旦进入滑模态闭环系统，对外部干扰具有不变性。由于滑模变结构系统算法简单，响应速度快，对干扰和参数摄动具有较强的鲁棒性，在电力系统控制中应用较为广泛。而Terminal滑模是一种新型滑模控制方法，通过在滑模面的设计中引入非线性函数，使得误差能够快速收敛，是一种改进的滑模控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于积分自适应逆推的SVC滑模控制方法，解决装有SVC电力系统稳定控制问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于积分自适应逆推的SVC滑模控制方法，包括以下步骤：

1)建立装有SVC的单机无穷大系统动态数学模型；

2)设计自适应逆推滑模控制器，得到SVC的控制输入量，具体包括以下步骤：

2-1)设计状态变量的跟踪误差，并在跟踪误差中加入积分项；

2-2)构造李雅普诺夫函数，在线自适应处理不确定参数；

2-3)构造快速Terminal滑模面，获得SVC积分自适应逆推稳定控制器，进而得到SVC的控制输入量。

前述的步骤1)中，建立装有SVC的单机无穷大系统动态数学模型，包括以下步骤：

1-1)假设发电机为经典的二阶数学模型，同时发电机暂态电势和发电机机械功率恒定，得到装有SVC的单机无穷大系统动态数学模型为：

式中：

X₁＝X'_d+X_T+X_L，X₂＝X_L，

其中，δ为发电机转子功率角，ω为发电机转子角速度，ω₀为发电机转子角速度初始值，E'_q为发电机暂态电势，P_m为发电机机械功率，D为阻尼系数，H为机械转动惯量，T_C为SVC及调节系统的惯性时间常数；B_L为SVC的电感值，B_L0为B_L初始值，u为SVC的控制输入量，V_S为无穷大母线电压，取V_S＝1，B_L满足：

X₁＝X'_d+X_T+X_L，X₂＝X_L，

其中，X'_d为发电机d轴暂态电抗，X_T为变压器电抗，X_L为线路电抗；