[发明专利]一种基于自抗扰STATCOM装置的高铁低频振荡抑制方法

权利要求书

1.一种基于自抗扰STATCOM装置的高铁低频振荡抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建d-q旋转坐标系下单相SATCOM装置的d-q耦合下的状态空间模型；

步骤2：对步骤1构建的状态空间模型进行d-q解耦，建立单相STATCOM装置在d-q旋转坐标系下的d-q解耦状态空间模型；

步骤3：根据步骤2构建的解耦状态空间模型，构建自抗扰控制器；

步骤4：根据步骤3构建的自抗扰控制器加入到单相STATCOM装置的控制中。

2.根据权利要求1所述的一种基于自抗扰STATCOM装置的高铁低频振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤1中状态空间模型构建方法如下：

S11：根据单相三电平STATCOM装置的结构和基尔霍夫电压定理，其主电路数学模型如下：

式中：i(t)为交流测输出电流，u_s(t)为系统电压，u_c(t)为交流侧输出的补偿电压，R为交流侧等效电阻，L为交流侧等效电感，t为时间；

S12：根据STATCOM交流侧和直流侧的能量守恒原理，得到直流侧电容电压方程：

式中：u_dc(t)为直流侧电压，C为直流侧电容；

S13：将u_s(t)、u_c(t)和i(t)进行Park变换，得到d-q旋转坐标系下单相STATCOM数学模型：

d-q坐标系的功率平衡方程：

式中：i_d为i(t)在d轴上的分量，i_q为i(t)在q轴上的分量，u_sd为u_s(t)在d轴上的分量，u_sq为u_s(t)在q轴上的分量，u_cd为u_c(t)在d轴上的分量，u_cq为u_c(t)在q轴上的分量，ω为基波角频率，u_dc为直流侧电压。

3.根据权利要求2所述的一种基于自抗扰STATCOM装置的高铁低频振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤2解耦状态空间模型构建方法如下：

S21：将u_sd和u_sq作为模型不确定项，将耦合项和不确定项作为系统内扰：

式中ω_d为ω在d轴的分量，ω_q为ω在q轴的分量；

S22：对步骤1建立的主电路数学模型进行解耦，得到d-q解耦后的数学模型：

4.根据权利要求3所述的一种基于自抗扰STATCOM装置的高铁低频振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤3中自抗扰控制器包括跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性反馈控制律。

5.根据权利要求4所述的一种基于自抗扰STATCOM装置的高铁低频振荡抑制方法，其特征在于，所述跟踪微分器如下：

式中：i_qref为单相STATCOM检测到的无功电流参考值，i_q1为i_qref的跟踪信号，i_q2为i_qref的近似微分信号，h为积分步长，h₀为滤波因子，r为速度跟踪因子，fhan为最速控制综合函数；

fhan算法如下：

式中：d、a、a₀、y均为中间变量，sign为符号函数。