[发明专利]基于模糊逻辑PI控制器的柔性多状态开关控制方法及系统

说明书

本发明公开了基于模糊逻辑PI控制器的柔性多状态开关控制方法，包括确定系统处于稳态、直流侧电压恒定时三端柔性多状态开关的输入和输出功率；根据三端柔性多状态开关的输入和输出功率对VSC1、VSC3侧外环采用有功功率、无功功率控制得到二者的参考预估电流值，然后将二者的参考预估电流值分别叠加电流修正量得到各自输出电流参考值；对VSC2侧外环采用定直流电压控制，使用PI控制器得到其输出电流参考值；对VSC1、VSC2、VSC3三侧内环均采用模糊逻辑PI控制器对实测的输出电流和输出电流参考值进行计算得到输出参考电压，再将输出参考电压通过SPWM变换得到变流器门极触发信号，本发明使用模糊逻辑对控制参数进行在线调整，具有很强的自适应性和鲁棒性。

技术领域

本发明属于电网控制技术领域，尤其涉及一种基于模糊逻辑PI控制器的柔性多状态开关控制方法及系统。

背景技术

随着电力系统的快速发展，大量间歇性分布式电源(Distributed Generator,DG)和负荷接入配电网，对电网的电能质量提出更严峻的挑战，单一功能或模式的电能质量治理装置已无法满足使用要求。多功能、多模式的智能电网将成为一种趋势，其安全可靠、优质高效的运行可有效保证电力系统的稳定性。

柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)能够取代馈线上的分段开关或馈线间的联络开关，连接配网多条馈线，进行三端或多端口运行，是一种可支持电网灵活调度与控制的柔性调节装置。对其各端口施加不同的控制方法，可以实现馈线间有功功率双向流动、无功补偿控制、短路电流抑制、潮流优化、电能质量治理等多种功能。

在众多以变流器为基础的电能质量改善装置中，通常选择PI控制器来进行参数整定。然而实际电网的参数变化、负载扰动、非线性特性对常规的PI控制器设计影响较大，不能达到很好的效果。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种基于模糊逻辑PI控制器的柔性多状态开关控制方法，能够根据实际电网的动态变化特性，对PI控制参数进行在线调整，降低负载扰动影响，提高柔性多状态开关的自适应性和鲁棒性。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

第一方面，提供了一种基于模糊逻辑PI控制器的柔性多状态开关控制方法，包括：

确定系统处于稳态、直流侧电压恒定时三端柔性多状态开关的输入和输出功率；

根据三端柔性多状态开关的输入和输出功率对VSC1、VSC3侧外环采用有功功率、无功功率控制得到二者的参考预估电流值，然后将二者的参考预估电流值分别叠加电流修正量得到各自输出电流参考值；对VSC2侧外环采用定直流电压控制，使用PI控制器得到其输出电流参考值；

对VSC1、VSC2、VSC3三侧内环均采用模糊逻辑PI控制器对实测的输出电流和输出电流参考值进行计算得到输出参考电压，再将输出参考电压通过SPWM变换得到变流器门极触发信号。

结合第一方面，进一步的，所述确定系统处于稳态、直流侧电压恒定时三端柔性多状态开关的输入和输出功率具体为：

将三相静止abc坐标系下的动态微分方程表示为：

其中，R为变流器侧等效阻抗，L为变流器侧电感，i_kj为交流系统的相电流，E_kj为交流系统的相电压，m_kj为三相桥臂开关函数，U_dc为直流侧电压；

直流侧电压动态方程表示为：

其中，C为直流侧电容，i_dcj为变流器直流侧流入或流出电流；