基于無源控制理論的統一潮流控制器非線性控制策略

申淑麗， 周淵深

(1.中國礦業大學信息與控制工程學院,江蘇 徐州 221000； 2.淮海工學院 電子工程學院,江蘇 連云港 222000)

0 引 言

目前國內外文獻主要是針對UPFC的控制策略進行研究[4-6]。作為一種強耦合、非線性系統，其控制算法研究具有一定的難度。文獻[7]提出了基于PI控制的功率外環、電壓內環和電流內環的解耦控制算法，雖使得控制目標得到獨立控制，但系統的魯棒性較差。文獻[8]在交叉解耦控制策略的基礎之上，提出利用反饋線性化將系統解耦之后再利用滑模控制設計控制器，實現了控制目標的獨立控制，改善了系統魯棒性，但控制算法非常復雜，運算量大。文獻[9-11]采用智能算法優化PI參數，以獲得更好的控制性能，但其應用研究仍處于初級階段，實現較為困難。無源控制理論是一種本質上的非線性控制方法，控制算法極為簡單，利用其設計的控制器能夠實現系統的全局穩定，對系統參數變化以及外來攝動有較好的魯棒性[12-16]。

本文首先給出UPFC系統的拓撲結構，并對其工作機理進行了分析，建立了系統數學模型與Euler-Lagrange(EL)模型，證明了UPFC系統的無源性，在交叉解耦控制的基礎上引入無源控制理論，并設計功率外環與電流內環的無源控制器，其能夠獨立控制系統受端的有功功率與無功功率，并實現直流側電壓的穩定控制，算法簡單，容易實現。

1 VSC-UPFC拓撲結構與數學模型

圖1所示為VSC-UPFC的拓撲結構框圖。VSCI與VSCII通過公共直流母線組成UPFC，作用相當于一個交-直-交功率變換器。VSCI經并聯變壓器接在線路電壓上，向節點注入幅值可控的無功電流以實現無功補償，通過與系統進行無功交換，來穩定直流母線電壓。……