基于反饋線性化的ＳＴＡＴＣＯＭ 控制研究

張曉華，許傳明，郭源博
哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系，黑龍江哈爾濱

摘　　　要：利用基爾霍夫定律建立ＳＴＡＴＣＯＭ開關(guān)函數(shù)模型，采用反饋線性化解耦控制方法，實現(xiàn)ＳＴＡＴＣＯＭ非線性系統(tǒng)有功電流和無功電流的解耦，并基于線性控制理論中的極點配置方法為解耦線性化模型設(shè)計了控制器；并根據(jù)瞬時無功功率理論對負(fù)載線路中的無功電流進(jìn)行動態(tài)實時檢測，作為ＳＴＡＴＣＯＭ補償無功功率的給定，實現(xiàn)對無功變化負(fù)載的快速響應(yīng)。仿真實驗結(jié)果表明，所設(shè)計的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對ＳＴＡＴＣＯＭ的有效控制，保持其直流端口電壓穩(wěn)定于給定值，控制系統(tǒng)具有補償精度高、動態(tài)響應(yīng)快的優(yōu)點。

關(guān)　鍵　詞：靜止同步補償器；反饋線性化；瞬時無功功率；解耦控制

１　引　言
ＳＴＡＴＣＯＭ（靜止同步補償器）作為柔性交流輸電系統(tǒng)（ＦＡＣＴＳ）中的重要組成部分，通過對電網(wǎng)的無功功率動態(tài)補償，可以減小電壓波動，同時降低電能損耗，改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，提高電能的利用率［１�玻矗�。２０世紀(jì)８０年代以來，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)在ＳＴＡＴＣＯＭ理論研究和實際應(yīng)用中取得了顯著成績［５�玻罚�。相對于傳統(tǒng)ＳＶＣ （靜止無功補償器），ＳＴＡＴＣＯＭ具有調(diào)節(jié)速度快、運行范圍寬、引入諧波少的特點，尤其是所需儲能元件容量小，大大降低了設(shè)備的體積與成本［８�玻梗荨＃樱裕粒裕茫希偷碾娐吠�?fù)涫腔�于全控器件的三相變流橋，由于其�?shù)學(xué)模型存在耦合非線性，其控制器的設(shè)計仍是一個復(fù)雜問題。因此，本文基于非線性控制理論中的反饋線性化方法，將ｄｑ坐標(biāo)系下的ＳＴＡＴＣＯＭ狀態(tài)量耦合數(shù)學(xué)模型變換為一個解耦的精確線性系統(tǒng)，實現(xiàn)了有功電流和無功電流的解耦控制，再利用線性控制理論對ＳＴＡＴＣＯＭ精確線性模型進(jìn)行控制器設(shè)計，仿真和實物實驗結(jié)果表明：所設(shè)計的控制器可以有效地實現(xiàn)對ＳＴＡＴＣＯＭ的控制，補償了線路中的無功功率，提高了電網(wǎng)功率因數(shù)，具有良好的靜態(tài)、動態(tài)響應(yīng)特性。

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