電壓無(wú)功模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李佐平　陳瑤玲

摘 要：文章對(duì)電壓無(wú)功補(bǔ)償中模糊控制器的設(shè)計(jì)方法給予詳細(xì)介紹，采有模糊控制可較好地處理電壓質(zhì)量和功率因數(shù)的關(guān)系，能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的不同控制要求。

關(guān)鍵詞：電壓；無(wú)功；模糊控制

引言

采用九區(qū)圖控制法[1]對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行控制時(shí)主要采集無(wú)功功率偏差后進(jìn)行調(diào)節(jié)，在調(diào)整無(wú)功功率時(shí)，因電網(wǎng)中無(wú)功和電壓為關(guān)聯(lián)變量，僅對(duì)其中一個(gè)變量進(jìn)行調(diào)節(jié)而不考慮兩者關(guān)聯(lián)難以達(dá)到理想效果。

1 控制策略的設(shè)定

模糊數(shù)學(xué)[2]在1965年提出，模糊邏輯于1974年進(jìn)行成功應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機(jī)控制[3]。由于模糊控制不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型，能獲得專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)經(jīng)典手段難以控制的對(duì)象或只能靠有經(jīng)驗(yàn)的操作人員才能控制的對(duì)象更為適用。

電壓無(wú)功補(bǔ)償有不同的電壓等級(jí)和應(yīng)用場(chǎng)合，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。使用模糊控制策略，利用長(zhǎng)期積累的專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行控制操作，可以解決傳統(tǒng)控制方法中存在的系統(tǒng)不穩(wěn)定、開(kāi)關(guān)器件頻繁動(dòng)作等問(wèn)題。

2 模糊控制器設(shè)計(jì)

首先確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)，以無(wú)功和電壓偏差為輸入信號(hào)，電容器組投切信號(hào)為輸出。以表格方式建立專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)，控制器實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)查表法進(jìn)行，控制器典型結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

2.3 控制規(guī)則

3 輸出信息的模糊判決

通過(guò)模糊推理得到的模糊量不能直接用于控制，必須轉(zhuǎn)換為精確量，這種轉(zhuǎn)換過(guò)程稱(chēng)為模糊判決，即清晰化。清晰化方法中重心法較為常用。該法以控制作用論域上的點(diǎn)u∈U對(duì)控制作用模糊集的隸屬度U（u）為加權(quán)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均而求得解模糊結(jié)果。對(duì)于離散論域的情形，本次設(shè)計(jì)中由所得論域Z={-6，-5，…，0，…，5，6}上的元素Zk，采用重心法對(duì)其進(jìn)行模糊判決，將模糊輸出量轉(zhuǎn)制為用于實(shí)際控制的精確量uij。

4基于MATLAB的實(shí)現(xiàn)

運(yùn)用MATLAB軟件中Fuzzy Logic ToolBox提供的圖形用戶(hù)界面工具或利用MATIAB命令編程均可建立模糊推理系統(tǒng)。將模糊推理系統(tǒng)變量結(jié)構(gòu)導(dǎo)人Simulink之中，并利用Power System Blocket模塊根據(jù)電壓等級(jí)、負(fù)荷特點(diǎn)建立電網(wǎng)模型進(jìn)行仿真。

5 結(jié)束語(yǔ)

電壓無(wú)功模糊控制不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型，可避免在輕載時(shí)出現(xiàn)的振蕩問(wèn)題，減少開(kāi)關(guān)器件的動(dòng)作次數(shù)，可適用于不同電壓等級(jí)和工作場(chǎng)合，具有良好的準(zhǔn)確性和魯棒性。

參考文獻(xiàn)

[1]吳慧政，趙景水，王峰.基于九區(qū)圖法的變電站VQC頻繁動(dòng)作的分析和預(yù)防[J].電力學(xué)報(bào)，2007，22（1）：65-67.

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[3]Mamdani E H. Applications of Fuzzy Algorithms for Control of Simple Dynamic Plant. Proc IEEE，1974，121：1585-1588.

[4]Yi Hsin Len，Chern Lin Chen，Tso Min Chen.Analysis and Design for Asymmetrical Half-bridge Forward Mode Converters[C].IEEE Power Electronics Drive Systems，2001（1）：126-130.

[5]李士勇.模糊控制·神經(jīng)控制和智能控制論[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1996：35-40.

作者簡(jiǎn)介：李佐平（1974-），男，漢族，云南普洱人，碩士，云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，副教授，研究方向：模糊控制，電力電子技術(shù)。

陳瑤玲（1984-），女，漢族，湖南邵東人，碩士，云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助教，研究方向：模式識(shí)別。