[发明专利]基于LMAT算法的静止同步补偿器的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统的自适应静态同步补偿技术领域。

背景技术

电能作为一种广泛使用的能源，其应用已经深入到工业生产、社会发展 和人民生活的方方面面。配电网中非线性装置和冲击性装置，(如配电网中使 用的各种变流器设备、变频调速设备、电弧炉以及电气化铁路牵引设备)的 大量使用，会引起电能质量的下降，产生电压升高(Swell)、浪涌(Surge)、 电压波动(Fluctuation)、脉冲(Impulse)、电压跌落(Sag)和瞬时供电中 断(Momentary Interruptions)等问题或故障。另一方面，随着现代工业自 动化和计算机技术的飞速发展，新型用电设备对电能质量愈加敏感。低劣的 电能质量不仅会导致生产的产品质量降低，而且供电的中断所引起的经济损 失也十分巨大。

因此，提高电能质量已成为需要迫切解决的问题。1988年美国学者 N.G.Hingorani博士提出用户电力技术(Custom Power)、又名DFACTS (Distribution Flexible AC Transmission System分布式柔性交流输电系 统)的概念，其特点是将电力电子技术、微处理器技术和现代控制技术应用于 电力系统之中，补偿系统无功消耗，提高功率因数、抑制谐波畸变、降低三 相不对称和消除电压波动和闪变，从而有效降低电力系统的电能损耗，提高 供电电能质量和可靠性。

目前，FACTS系统主要是采用静止同步补偿器实现，其工作原理是，在 特定的控制算法作用下，通过向公共端注入正序和负序无功来消除系统中由 于不对称造成的负序分量，从而达到平衡负载的作用。

静止同步补偿器的控制算法中，LMS(最小均方)算法的结构简单、易 于实现，已得到广泛应用。LMS算法的自适应滤波补偿原理是：电源电压可 以表示为：v_s＝V₁sinωt，测量的负载电流i_L由正序有功电流无功电流负序电流i^-组成。单相电流的有功部分由公式：来估计，滤波 器的权值W_p使用自适应算法来得到，并随着每次采样的负载电流和相电压幅 值变化。利用LMS算法来寻找滤波器抽头权向量W_p(n)，使得误差函数 {i_L(n)-W_p(n)u_p(n)}最小，权值由公式：W_p(n+1)＝W_p(n)+η{i_L(n)-W_p(n)u_p(n)}u_p(n)更 新。系统的输入信号为u_p(n)，i_L(n)为参考信号，i_p(n)为LMS算法实际输出， 通过使i_p(n)与i_L(n)的误差最小，使得负载电流中的正序无功分量和负序分 量i^-最小，当算法收敛后，达到谐波消除、补偿无功功率和平衡负载的效果。 LMS算法的同步补偿问题公式如下：

输出：i_p(n)＝W_p(n)u_p(n)(1)

输出误差：e(n)＝i_L(n)-W_p(n)u_p(n)(2)

权系数更新：W_p(n+1)＝W_p(n)+ηe(n)u_p(n)(3)

其中：1)W_p(n)为n时刻的滤波器抽头权向量。2)η被称作步长因子，它 与最终性能直接相关，η过大收敛速度快稳态误差大；η过小收敛速度慢稳态 误差小。

LMS滤波算法虽然具有简单的显著特点，但是其代价函数为实际输出信 号与参考信号的误差的平方的平均，对误差不够敏感，收敛速度有待提高。

发明内容

本发明的发明目的就是提供一种基于LMAT算法的静止同步补偿器的控制 方法，该方法对收敛速度快，稳态误差小；谐波和无功功率补偿效果好。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种基于LMAT算法的静止 同步补偿器的控制方法，其步骤如下：

A、信号采样