基于非線性系統反饋線性化理論的靜止同步補償器研究

摘 要: 本文采用非線性變換和非線性系統反饋線性化理論，建立了同步旋轉坐標系下靜止同步補償器的非線性數學模型，結合線性系統最優控制原理，設計了STATCOM的狀態反饋線性化解耦控制器，實現了有功功率和無功功率的解耦控制，并基于PSCAD/EMTDC的數字仿真，驗證了所設計的控制器具有良好的控制性能。

關鍵詞: 靜止同步補償器 反饋精確線性化 非線性控制

1.引言

與傳統的無功補償裝置相比，靜止同步補償器(STATCOM)是一種采用全控型電力電子器件和PWM技術的電壓源型變流裝置(VSC，Voltage Source Converter)。這種新型的無功補償裝置不用大電感或大電容來產生感性和容性無功，它通過控制大功率電力電子開關器件的通斷，在三相之間實現能量交換，從而產生所需的無功[1-3]。由于STATCOM的感性和容性運行工況均連續可調，因此在電力系統具有廣闊的發展前途。

由于STATCOM系統是一個多變量、強耦合、非線性的系統，因此一般的控制技術很難達到較理想的控制特性。基于反饋線性化思想的非線性控制理論近些年獲得了很大進展[4-8]，而且成功地應用到FACTS裝置中[5-7]，并取得很好的控制效果。本文將非線性系統反饋線性化理論應用到STATCOM系統的建模和控制器設計中，建立了在同步旋轉坐標系下STATCOM的非線性數學模型，提出了反饋線性化解耦控制策略，并基于PSCAD/EMTDC的數字仿真對所設計的控制器進行了仿真驗證。

2.同步旋轉坐標系下STATCOM的非線性數學模型

STATCOM的主電路一般由電壓型逆變器通過變壓器與交流系統連接。將STATCOM的器件損耗用集中參數電阻R等值表示，聯接變壓器僅計及其漏抗X，則STATCOM與交流系統的簡化電路原理接線圖如圖1所示。

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