CN103855716A

CN103855716A - 一种flc-pid混合智能statcom控制方法

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Publication number: CN103855716A
Application number: CN201210508808.1A
Authority: CN
Inventors: 刘云; 李国栋; 胡晓辉; 刘亚丽
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Tianjin Electric Power Corp
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Tianjin Electric Power Corp
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2014-06-11

Abstract

本发明涉及一种FLC-PID混合智能STATCOM控制方法，方法步骤包括：（1）选择开关自动切换到PID控制器：当电压偏差绝对值|e|<1.5，模糊逻辑控制效果变差，产生振荡，此时选择开关切换到PID控制器，使STATCOM稳定的向***输出所需的无功功率；（2）选择开关自动切换到FLC控制器：当电压偏差绝对值|e|>1.5时，***启动具有动态响应快的FLC控制器。本发明弥补传统PID方法在***动态响应方面的速度不足，又同时改善了模糊逻辑控制在小值附近产生的自振荡，本发明方法阶跃响应速度加快，***能较快地达到稳态，且超调量明显减小，较大地改善了STATCOM***的动态性能，体现出较好的适应能力和控制效果。

Description

一种FLC-PID混合智能STATCOM控制方法

技术领域

本发明属于电力***静止同步补偿器设备技术领域，尤其是一种FLC-PID混合智能STATCOM控制方法。

背景技术

近年来一方面随着自动化生产线、精密加工、计算机***、机器人技术等的广泛应用与发展，对配电***电能质量的要求不断提高。另一方面，随着各种新型电力设备，尤其是电力电子设备应用于电网，带来了大量谐波污染问题，使电力***的电能质量恶化。这两方面原因促进了人们对电能质量控制技术的发展。

STATCOM是一种并联型动态无功功率补偿装置，可以有效解决电力***中的电压波动、电压暂降、电压不平衡、谐波污染等多种电能质量问题，保证电力***中电流与电压的相互平衡。其原理为其中Q为三相STATCOM从***中吸收的总的无功功率，为***相电压。当δ>0时，Q>0，STATCOM从***吸收感性无功功率；当δ<0时，Q<0，STATCOM从***发出感性无功功率。因此，通过控制δ的方向，可以在***无功不足时提供无功支撑，在***无功过剩时吸收多余无功；另外通过控制δ的大小，可以动态平滑地调节STATCOM吸收的感性或容性无功功率的大小。

传统PID（比例-积分-微分控制器）控制方法在无功功率跟随方面缺乏对STATCOM动态特性及外界干扰的快速适应能力，同时要求精确的数学模型。如图1所示，是一种PID中的逆***控制结构，Uref是***的节点电压的参考值，Ua,b,c是***的三相瞬时相电压，X是短路电抗，Qs是STATCOM向***中注入的无功功率，δ是STATCOM交流侧输出电压与***电压的相角差，K和Ki分别为比例与积分调节系数。利用三相电压的瞬时值计算电压有效值，即：

U = \sqrt{(u_{a}^{2} + u_{b}^{2} + u_{c}^{2}) / 3}

对δ的控制采用如下算法，即：

Δδ = δ_{1} + (\frac{K_{i}}{S} + K) ΔU

其中，δ1是用逆***方法求出的δ的近似值，△δ是δ的调整量，S是拉普拉斯算子，端口电压参考值与实际值的差值为△U=Uref-Ud。

而模糊逻辑控制对被控对象的数学模型要求较为宽松，在***模型参数变化方面表现出较好的鲁棒性，与传统PID控制有一定的互补性。FLC（模糊逻辑控制器）为非线性控制器，具有动态响应快，对扰动变化适应性强的特点，但在论域“0”值附近易产生自振荡。如图2所示，是一种FLC中的***控制结构，FLC模糊逻辑控制方法在形式上是一个双输入单输出的控制器，输入变量分别是电压误差E和电压误差变化率C_E，输出变量为比例积分常数K_P。

将输入、输出的语言变量均分为7个语言值，即为:(NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB),模糊推理有7×7=49条规则。隶属度函数均采用灵敏性较高的三角形函数形式表示

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种FLC-PID混合智能STATCOM控制方法，该方法将FLC和PID控制器两者进行合理组合，使之既具有模糊逻辑控制响应快且适应性强的优点，又具有PID控制器的较高控制精度。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种FLC-PID混合智能STATCOM控制方法，方法步骤如下：

（1）选择开关自动切换到PID控制器：当电压偏差绝对值|e|<1.5，模糊逻辑控制效果变差，产生振荡，此时选择开关切换到PID控制器，使STATCOM稳定的向***输出所需的无功功率。

（2）选择开关自动切换到FLC控制器：当电压偏差绝对值|e|>1.5时，***启动具有动态响应快的FLC控制器。

而且，FLC模糊逻辑控制方法在形式上是一个双输入单输出的控制器，输入变量分别是电压误差E和电压误差变化率C_E，输出变量为比例积分常数K_P。

而且，将输入、输出的语言变量均分为7个语言值，即为:NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB,模糊推理有7×7=49条规则，模糊控制规则库如下表所示：

模糊规则下函数确定：

μ (x) = \{\begin{matrix} \frac{1}{b - a} (x - a), a \leq x < b \\ \frac{1}{b - c} (x - c), b \leq x \leq c \\ 0 \end{matrix}

而且，当电压误差E的绝对值变大时,调节器应主要发挥比例作用,同时减小积分作用效果;当E的绝对值变小时,调节器应主要发挥积分作用,减小比例作用效果。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明采用基于FLC和PID的改进混合控制方法，弥补传统PID方法在***动态响应方面的速度不足，又同时改善了模糊逻辑控制在小值附近产生的自振荡。

2、本发明采用FLC-PID混合控制STATCOM的无功功率输出，阶跃响应速度加快，***能较快地达到稳态，且超调量明显减小，较大地改善了STATCOM***的动态性能，体现出较好的适应能力和控制效果。

附图说明

图1是一种PID中的逆***控制结构图；

图2是一种FLC中的***控制结构图；

图3是本发明FLC-PID混合智能STATCOM控制方法原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

一种FLC-PID混合智能STATCOM控制方法，如图3所示，方法步骤如下：

（1）当电压偏差绝对值较小时（|e|<1.5），电压偏差接近论域零区，模糊逻辑控制效果变差，产生振荡，此时选择开关自动切换到PID控制器，由于PID控制器稳态性能较好且灵敏度高，使STATCOM稳定的向***输出所需的无功功率。

（2）电压偏差绝对值较大（|e|>1.5）时，***启动具有动态响应快的FLC控制器

（3）FLC模糊逻辑控制方法在形式上是一个双输入单输出的控制器，输入变量分别是电压误差E和电压误差变化率C_E，输出变量为比例积分常数K_P。

(4)将输入、输出的语言变量均分为7个语言值，即为:(NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB),模糊推理有7×7=49条规则，模糊控制规则库如下表所示：

模糊规则下函数确定：

μ (x) = \{\begin{matrix} \frac{1}{b - a} (x - a), a \leq x < b \\ \frac{1}{b - c} (x - c), b \leq x \leq c \\ 0 \end{matrix}

(5)当电压误差E的绝对值变大时,调节器应主要发挥比例作用,同时减小积分作用效果;当E的绝对值变小时,调节器应主要发挥积分作用,减小比例作用效果。

Claims

1.一种FLC-PID混合智能STATCOM控制方法，其特征在于：方法步骤如下：

2.根据权利要求1所述的FLC-PID混合智能STATCOM控制方法，其特征在于：FLC模糊逻辑控制方法在形式上是一个双输入单输出的控制器，输入变量分别是电压误差E和电压误差变化率C_E，输出变量为比例积分常数K_P。

3.根据权利要求2所述的FLC-PID混合智能STATCOM控制方法，其特征在于：将输入、输出的语言变量均分为7个语言值，即为:NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB,模糊推理有7×7=49条规则，模糊控制规则库如下表所示：

模糊规则下函数确定：

μ (x) = \{\begin{matrix} \frac{1}{b - a} (x - a), a \leq x < b \\ \frac{1}{b - c} (x - c), b \leq x \leq c \\ 0 \end{matrix}

4.根据权利要求2或3所述的FLC-PID混合智能STATCOM控制方法，其特征在于：当电压误差E的绝对值变大时,调节器应主要发挥比例作用,同时减小积分作用效果;当E的绝对值变小时,调节器应主要发挥积分作用,减小比例作用效果。