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基于粒子群优化和自抗扰控制理论的D-STATCOM控制系统研究

作　者: 薛艳红
导　师: 卢子广
学　校: 广西大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 配电网静止同步补偿器粒子群优化自抗扰控制
分类号: TM761.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)因其能有效补偿无功功率、稳定配电网电压、在无功补偿和谐波治理上的良好性能,得到了广泛的应用,对其控制器研究是业内研究热点之一。本文主要基于粒子群优化(PSO)算法和自抗扰控制(ADRC)理论对其控制系统进行设计。针对电压源型D-STATCOM,以无功电流补偿和直流侧电压稳定作为控制目标,设计了直流电压外环-交流电流内环的双闭环控制系统。首先,电压调节器和电流调节器均采用带抗积分饱和和限幅环节的PI控制器结构,利用PSO算法对其控制器参数进行寻优。为了比较自抗扰控制算法和PI控制方法的控制效果,对自抗扰控制理论进行分析,在典型非线性二阶自抗扰控制算法基础上,进行简化设计,减少了需整定的调节器参数,将其用于电压外环控制器的设计中。其次,在MATLAB/Simulink下建立系统整体的仿真模型,利用仿真实验对两种控制器的控制效果进行验证。结果表明基于PSO_PI控制器和ADRC控制器的D-STATCOM控制系统均能实现有效补偿无功电流和稳定直流侧电压的目的,且系统具有较好的抗干扰能力和较快的动态响应速度。相比较而言,基于ADRC控制器的系统稳定直流侧电压能力和动态响应速度都略胜一筹。最后,本文还在实验室dSPACE实时仿真平台上进行实时控制实验。实验结果表明基于ADRC控制器的D-STATCOM控制系统具有良好的补偿无功电流和稳定直流侧电压能力,鲁棒性较强。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-13
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 D-STATCOM控制方法研究现状  10-11
  1.3 本文研究目的和主要工作  11-13
第2章三相电压源型D-STATCOM工作原理  13-19
  2.1 D-STATCOM作原理  13-14
  2.2 D-STATCOM动态数学模型  14-16
  2.3 坐标变换公式推导  16-18
  2.4 本章小结  18-19
第3章 D-STATCOM控制系统设计  19-32
  3.1 D-STATCOM控制策略  19-21
    3.1.1 D-STATCOM直接电流控制策略  19-21
    3.1.2 PWM控制方法  21
  3.2 基于粒子群优化算法的PI控制器设计  21-27
    3.2.1 PI控制器结构  22
    3.2.2 PSO算法用于PI控制器设计  22-25
    3.2.3 优化性能指标选择  25-26
    3.2.4 PSO算法的参数选择  26-27
  3.3 基于自抗扰控制理论的D-STATCOM电压控制器设计  27-31
    3.3.1 自抗扰控制算法的简化  29-30
    3.3.2 参数整定原则  30-31
  3.4 本章小结  31-32
第4章 D-STATCOM控制系统实验  32-50
  4.1 基于PSO优化算法的D-STATCOM控制系统实验  32-38
    4.1.1 基于PSO_PI的双闭环控制系统模型  32-33
    4.1.2 PSO优化算法编程  33-34
    4.1.3 PSO参数选择讨论  34-38
  4.2 基于简易ADRC的D-STATCOM控制系统实验  38-40
    4.2.1 基于简易ADRC的D-STATCOM控制系统模型  38-39
    4.2.2 简易ADRC参数整定过程  39-40
  4.3 仿真结果比较  40-46
  4.4 D-STATCOM实时仿真实验  46-48
  4.5 本章小结  48-50
总结  50-52
参考文献  52-55
致谢  55-56
附录  56-59
攻读学位期间发表的学术论文情况  59

基于粒子群优化和自抗扰控制理论的D-STATCOM控制系统研究

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