[发明专利]基于变论域模糊自适应PID控制的同步调相机励磁系统优化控制方法

说明书

本发明公开了同步调相机励磁控制技术领域的一种基于变论域模糊自适应PID控制的同步调相机励磁系统优化控制方法及系统，能够保证同步调相机无功支撑对交流系统电压的快速调节作用，并减小故障恢复中同步调相机引起的电网电压无功过补偿。包括：构建同步调相机励磁系统的控制结构，将同步调相机的无功偏差与机端电压偏差分别进行比例调节并相加后经积分调节输入到原电压环的超前‑滞后校正环节中，将交流系统电压偏差与机端电压偏差分别进行比例调节并相减后输入到原电压环的超前‑滞后校正环节中；将潜遗传变论域模糊自适应PID控制器引入构建的同步调相机励磁系统的控制结构中，变论域自适应模糊控制器用于动态调节PID控制器的比例、积分和微分系数。

技术领域

本发明属于同步调相机励磁控制技术领域，具体涉及一种基于变论域模糊自适应PID控制的同步调相机励磁系统优化控制方法及系统。

背景技术

高压直流输电(HVDC)系统电压稳定性问题主要因为故障期间动态无功支撑不足，而同步调相机具有的无功特性满足高压直流输电系统暂态过程中对暂态无功的需求，同步调相机具备无功输出容量大、强励倍数高，高低压穿越能力强的无功输出特性，可满足故障瞬间电网对动态无功的需求。而励磁系统是同步调相机的重要组成部分，建立励磁系统及其控制系统模型，制定合适的控制策略，整定励磁系统参数对优化同步调相机的运行性能和提高电力系统运行稳定性有重要影响。

同步调相机励磁系统现有的自动电压调节器一般采用电压闭环控制方式，通过反馈环节得到机端电压偏差，经控制器维持机端电压跟随参考电压，其仅能维持同步调相机端电压稳定，而不能保证同步调相机稳、准、快的无功特性和动态响应能力，且故障时励磁控制器输入为机端电压，不能准确反映交流系统电压跌落程度，难以维持交流系统电压的稳定性，此外，同步调相机无功连续调节无法突变，系统故障恢复后同步调相机仍会向电力系统传输一定容量的无功功率，造成系统中有过剩的无功功率，给交流系统带来过电压风险，因此传统励磁控制系统存在诸多局限。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于变论域模糊自适应PID控制的同步调相机励磁系统优化控制方法及系统，能够保证同步调相机无功支撑对交流系统电压的快速调节作用，并减小故障恢复中同步调相机引起的电网电压无功过补偿。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种同步调相机励磁系统优化控制方法，所述励磁系统为高压直流输电系统受端电网中同步调相机的主励磁控制系统，用于维持同步调相机端电压跟随参考电压，优化同步调相机无功特性，并提高交流系统电压稳定性，所述方法包括：构建同步调相机励磁系统的控制结构，将同步调相机的无功偏差与机端电压偏差分别进行比例调节并相加后经积分调节输入到原电压环的超前-滞后校正环节中,将交流系统电压偏差与机端电压偏差分别进行比例调节并相减后输入到原电压环的超前-滞后校正环节中；将潜遗传变论域模糊自适应PID控制器引入构建的同步调相机励磁系统的控制结构中，其中变论域自适应模糊控制器用于动态调节PID控制器的比例、积分和微分系数。

进一步地，所述潜遗传变论域自适应模糊控制器的形式为：

y＝βθ^Tζ(α,x) (1)

其中，x为模糊控制器的输入，y为模糊控制器的输出，α和β分别为输入和输出变量的论域伸缩因子，θ为规则后件参向量，ζ(α,x)为模糊基函数。

进一步地，将潜遗传变论域模糊自适应PID控制器引入构建的同步调相机励磁系统的控制结构中的方法，具体为：

(1)将电压和无功偏差x_D、偏差变化率x_c作为潜遗传变论域自适应模糊控制器的输入变量，将PID控制器的比例系数增量y_p、积分系数增量y_i和微分系数增量y_d作为输出变量；

(2)所述输入变量和输出变量的模糊集均为{NL,NM,NS,ZE,PS,PM,PL}；