[发明专利]一种统一潮流控制器的全局连续有限时间鲁棒控制系统

权利要求书

1.一种统一潮流控制器的全局连续有限时间鲁棒控制系统，所述系统包括测量模块、信号处理模块、状态空间变换模块、中央控制模块、状态空间逆变换模块、电压源换流器脉宽调制模块、UPFC模块，其特征在于：所述测量模块依次与信号处理模块、状态空间变换模块连接，所述中央控制模块输入端与状态空间变换模块输出端连接，中央控制模块输出端分别与状态空间变换模块输入端、状态空间逆变换模块输入端连接，所述状态空间逆变换模块输入端分别与中央控制模块输出端、状态空间变换模块输出端连接，状态空间逆变换模块输出端依次与电压源换流器脉宽调制模块、UPFC模块连接；

所述系统的工作流程包括以下步骤：

A1、所述测量模块采集建立UPFC的状态空间模型所需的物理量，包括：系统接入点处发送端母线三相电压V_sa,V_sb,V_sc、接收端母线三相电压V_ra,V_rb,V_rc、并联变压器三相电流i_sha,i_shb,i_shc、串联变压器三相电流i_sea,i_seb,i_sec；

A2、所述信号处理模块将测量模块输出物理量中的干扰信号进行滤波，再将这些物理量从abc坐标的变量变换到dp0坐标的变量，变换前后分别如下：V_sa,V_sb,V_sc变为V_sd,V_sq；V_ra,V_rb,V_rc变为V_rd,V_rq；i_sha,i_shb,i_shc变为i_shd,i_shq；i_sea,i_seb,i_sec变为i_sed,i_seq；记i＝[i_sed,i_seq,i_shd,i_shq]^T，将建立状态空间模型所需的物理量输出到状态空间变换模块；

A3、所述状态空间变换模块读取其内部微处理器存储的物理量，包括并联变压器的阻抗R_sh和感抗L_sh、串联变压器的阻抗R_se和感抗L_se、直流电容器电容值C、发电机转子角速度的参考值ω、UPFC接收端的期望有功功率P_r^*和期望无功功率直流环节电容器的期望电压发送端交流母线期望无功功率

A4、所述状态空间变换模块和中央控制模块构成一个闭环的电流环控制环节，状态空间变换模块调用其微处理器分以下几步进行计算：

A4.1、计算系统的期望平衡点和稳态输入

A4.2、建立跟踪误差信号的状态空间模型：

式中：

[w₁ w₂ w₃ w₄]^T是系统外部干扰信号；

A4.3、建立直流电容器连接模型：

式中：V_dc是直流电容器的电压，V＝[V_sed,V_seq,V_shd,V_shq]^T是UPFC的系统控制输入，V_shd＝k₁V_dccos(α₁+θ_s),V_shq＝k₁V_dcsin(α₁+θ_s),V_sed＝k₂V_dccos(α₂+θ_s)，

V_seq＝k₂V_dcsin(α₂+θ_s)，α₁和α₂分别是并联变压器和串联变压器的移相触发角，k₁和k₂分别是并联变压器和串联变压器的脉宽调制比，θ_s为发送端母线的相位角，C_dc为电容器的电容值；

A5、所述中央控制模块读取存储在其微处理器中的控制参数：h_i＞0(i＝1,2,3,4)、r_i(i＝1,2,3,4)、γ，调用其微处理器的计算功能，完成UPFC的全局连续的有限时间鲁棒控制律：

式中：h(x)＝diag{h₁(x),h₂(x),h₃(x),h₄(x)}＞0是权重矩阵，I₄是四阶单位矩阵，H₀(x)＝H_d(x)-H(x)，

J_d(x)＝J(x)+J₀(x),R_d(x)＝R(x)+R₀(x)，

γ0且满足

是矩阵R(x)+R₀(x)的特征值，取α＝2，得到UPFC的全局连续的有限时间鲁棒控制律如下：

A6、所述状态空间逆变换模块将全局连续有限时间鲁棒控制律计算出触发角(α₁,α₂)和脉宽调制比(k₁,k₂)，再将输出信号发送到电压源换流器脉宽调制模块：