[发明专利]一种电力系统无功补偿装置动态输出反馈控制方法

摘要

本发明提供一种电力系统无功补偿装置动态输出反馈控制方法，利用模糊建模技术建立起无功补偿装置的离散时间模糊状态方程，有效地解决了无功补偿装置物理系统中的非线性项处理技术问题；提出一种有别于以往的模糊动态输出反馈控制器，首次考虑到了k-1时刻的系统状态信息，充分考虑无功补偿装置的物理特性，并且给出了以线性矩阵不等式形式求解的模糊动态输出反馈控制器的参数矩阵求解条件；能够确保高精度的无功补偿装置控制效果，实现对无功的快速补偿，可有效抑制电压波动、闪变，减少电力系统中的谐波，提高功率因数。

主权项

一种电力系统无功补偿装置动态输出反馈控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、建立无功补偿装置的离散时间模糊状态方程：$\begin{array}{c}x(k+1)=\underset{i=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}{h}_i\left(z\right(k\left)\right)\left(A_{i}x\right(k)+B_{i}u(k\left)\right)\\ y\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}{h}_i\left(z\right(k\left)\right)C_{i}x\left(k\right)\end{array},$其中，x(k)为k时刻的无功补偿装置状态向量，维数为n₁×1；x(k+1)为k+1时刻的无功补偿装置状态向量，维数为n₁×1；u(k)为k时刻的无功补偿装置输入向量，维数为n₂×1；y(k)为k时刻的无功补偿装置输出向量，维数为n₃×1；z(k)为k时刻的无功补偿装置的模糊前件变量，h_i(z(k))为k时刻关于z(k)的第i个模糊隶属函数；A_i为n₁×n₁维矩阵，B_i为n₁×n₂维矩阵，C_i为n₃×n₁维矩阵，且A_i、B_i、C_i均为已知矩阵，r为模糊规则数；S2、提供一种模糊动态输出反馈控制器：$\begin{array}{c}\hat{x}(k+1)=\underset{i=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}{h}_i\left(z\right(k\left)\right)\left(A_i\hat{x}\right(k)+B_{i}u(k\left)\right)\\ +{\left(\underset{i=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}{h}_i\right(z\left(k-1\right)\left)h_i\right(z\left(k\right)\left)G_{ij}\right)}^{-1}\left(\underset{i=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}{h}_i\right(z\left(k-1\right)\left)h_i\right(z\left(k\right)\left)K_{ij}\right)\left(y\right(k)-\hat{y}(k\left)\right)\end{array}$$\hat{y}\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{r}{\Σ}}{h}_i\left(z\right(k\left)\right)C_i\hat{x}\left(k\right)$$u\left(k\right)=\left(\underset{i=1}{\overset{r}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{r}{\Σ}}{h}_i\right(z\left(k-1\right)\left)h_i\right(z\left(k\right)\left)F_{ij}\right)\hat{x}\left(k\right)$其中，为k时刻的无功补偿装置状态估计向量，维数为n₁×1；为k+1时刻的无功补偿装置状态估计向量，维数为n₁×1；z(k‑1)为k‑1时刻的无功补偿装置的模糊前件变量，h_i(z(k‑1))为k‑1时刻关于z(k‑1)的第i个模糊隶属函数；为k时刻的无功补偿装置输出估计向量，维数为n₃×1；G_ij、K_ij、F_ij为待求解的模糊动态输出反馈控制器的参数矩阵，G_ij为n₁×n₁维矩阵，K_ij为n₁×n₃维矩阵，F_ij为n₂×n₁维矩阵；S3、离线计算模糊动态输出反馈控制器的参数矩阵，计算方法为求解如下形式的线性矩阵不等式：$\left[\begin{array}{cccc}{P}_{li}^1& *& *& *\\ 0& P_{li}^2& *& *\\ A_i+B_i{F}_i& -B_i{F}_i& 2I-P_{is}^1& *\\ 0& G_i{A}_i-K_i{C}_i& 0& G_{li}+G_{li}^T-P_{is}^2\end{array}\right]\>0,1\≤i\≤r,1\≤l\≤r,1\≤s\≤r;$$\begin{array}{c}\left[\begin{array}{cccc}{P}_{li}^1& *& *& *\\ 0& P_{li}^2& *& *\\ A_j+B_j{F}_{li}& -B_j{F}_{li}& 2I-P_{is}^1& *\\ 0& G_{li}{A}_j-K_{li}{C}_j& 0& G_{li}+G_{li}^T-P_{is}^2\end{array}\right]+\\ \left[\begin{array}{cccc}{P}_{lj}^1& *& *& *\\ 0& P_{lj}^2& *& *\\ A_i+B_i{F}_{lj}& -B_i{F}_{lj}& 2I-P_{js}^1& *\\ 0& G_{lj}{A}_i-K_{lj}{C}_i& 0& G_{lj}+G_{lj}^T-P_{js}^2\end{array}\right]\>0,\\ 1\≤i\<j\≤r,1\≤l\≤r,1\≤s\≤r;\end{array}$其中，P_li¹和P_li²为待求解的模糊李亚普诺夫矩阵，且其均为n₁×n₁维矩阵；S4、使用模糊动态输出反馈控制器进行无功补偿装置的在线控制，实现对无功的补偿。