專利名稱：動態(tài)無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)二次高斯控制器及其設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力供電系統(tǒng)中動態(tài)無功補(bǔ)償裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計，具體涉及一種動態(tài)無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)二次高斯控制器及其設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
在鋼鐵、冶金等工業(yè)電力系統(tǒng)中，由于負(fù)荷的變化而需要對系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)無功補(bǔ)償，目前常用的控制方法是利用PID控制算法對系統(tǒng)進(jìn)行雙閉環(huán)控制，由于負(fù)荷的變化導(dǎo)致控制系統(tǒng)在PID參數(shù)整定方面較為復(fù)雜。工程實際中應(yīng)用的無功補(bǔ)償裝置通常采用功率因數(shù)控制、電壓控制、無功功率控制等幾種形式的控制策略，這些控制策略有一個共同點就是控制系統(tǒng)內(nèi)環(huán)通過調(diào)整晶閘管控制角來調(diào)整無功補(bǔ)償裝置輸出的無功功率，通過分析可以發(fā)現(xiàn)無功補(bǔ)償裝置在母線電壓一定的情況下，輸出的無功功率與晶閘管控制角之間對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系保持不變。為了在工程應(yīng)用中減少現(xiàn)場的調(diào)試，可以將無功功率與晶閘管之間的對應(yīng)關(guān)系設(shè)計成一個穩(wěn)定的閉環(huán)控制系統(tǒng)，當(dāng)采用電壓、功率因數(shù)等不同的控制方式時，只需要調(diào)整外環(huán)控制器參數(shù)即可實現(xiàn)無功補(bǔ)償裝置的穩(wěn)定運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種動態(tài)無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)二次高斯控制器及其設(shè)計方法，保證系統(tǒng)具有最優(yōu)控制性能。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:一種動態(tài)無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)二次高斯控制器設(shè)計方法，其特征在于:它包括以下步驟:S1、采樣無功補(bǔ)償裝置晶閘管控制角u作為輸入量，采樣無功補(bǔ)償裝置無功功率y作為輸出量，選擇無功補(bǔ)償裝置模型階次n，利用模型辨識算法根據(jù)輸入、輸出數(shù)據(jù)獲得無 fx(^) = Ax(J) + Bu(J) + B ,”.(/)
功補(bǔ)償裝置連續(xù)時間狀態(tài)方程，具體模型描述為j y{/) = Cx(l) +V(i) 其中x(t)為
測量得到的t時刻系統(tǒng)狀態(tài)變量值彳⑴表示x(t)的微分，w(t)為過程隨機(jī)噪聲，v(t)為測量隨機(jī)噪聲，U(t)為t時刻晶閘管控制角，y (t)為t時刻無功補(bǔ)償裝置無功功率，A、B、C、BU為系數(shù)矩陣，且A為nXn矩陣，B為nX I矩陣，C為IXn矩陣，Bu為nXl矩陣，w(t)為I X I矩陣；S2、根據(jù)步驟SI獲得的無功補(bǔ)償裝置連續(xù)時間狀態(tài)方程設(shè)計卡爾曼濾波器，利用卡爾曼濾波器得到無功補(bǔ)償裝置狀態(tài)變量估計值對0 ，S3、建立優(yōu)化指標(biāo)函數(shù)/ = jNir-yj + ifl^dl，其中r為給定無功功率，
a
N為系統(tǒng)狀態(tài)能量的偏重矩陣，R為系統(tǒng)控制能量的偏重矩陣，且N為大于零的實數(shù)，R為大于零的實數(shù)，上標(biāo)T表示矩陣的轉(zhuǎn)置運算；所述的N和R均按照經(jīng)驗和實際的動靜態(tài)需要設(shè)定;S4、求解黎卡提方程AWPA-PBR-1BtP+^ = 0，獲得正定對稱矩陣P ;并根據(jù)正定對稱矩陣P計算無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)二次高斯控制器增益矩陣K = IT1BtP ;計算無功功率給定增益矩陣 G = R^1Bt [PBR-1Bt-AtJ-1CtN ；S5、構(gòu)建無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)二次高斯控制器，獲得晶閘管控制角的輸入:
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)二次高斯控制器設(shè)計方法，其特征在于:它包括以下步驟:51、采樣無功補(bǔ)償裝置晶閘管控制角U作為輸入量，采樣無功補(bǔ)償裝置無功功率y作為輸出量，選擇無功補(bǔ)償裝置模型階次n，利用模型辨識算法根據(jù)輸入、輸出數(shù)據(jù)獲得無功補(bǔ)償裝置連續(xù)時間狀態(tài)方程，具體模型描述為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)二次高斯控制器設(shè)計方法，其特征在于:還包括步驟S6、對N和R進(jìn)行不斷的嘗試取值，通過比較不同取值下獲得的無功功率跟蹤響應(yīng)曲線，來確定N和R的優(yōu)選值。
3.一種基于權(quán)利要求1或2所述的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)二次高斯控制器設(shè)計方法的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)二次高斯控制器，其特征在于:它包括: 無功補(bǔ)償裝置連續(xù)時間模型，用于采樣無功補(bǔ)償裝置晶閘管控制角u作為輸入量，采樣無功補(bǔ)償裝置無功功率y作為輸出量，選擇無功補(bǔ)償裝置模型階次n，利用模型辨識算法根據(jù)輸入、輸出數(shù)據(jù)獲得無功補(bǔ)償裝置連續(xù)時間狀態(tài)方程，具體模型描述為
全文摘要
本發(fā)明提供動態(tài)無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)二次高斯控制器設(shè)計方法，采樣無功補(bǔ)償裝置晶閘管控制角作為輸入量，采樣無功補(bǔ)償裝置無功功率作為輸出量，選擇無功補(bǔ)償裝置模型階次，利用模型辨識算法根據(jù)輸入、輸出數(shù)據(jù)獲得無功補(bǔ)償裝置連續(xù)時間狀態(tài)方程；根據(jù)獲得的無功補(bǔ)償裝置連續(xù)時間狀態(tài)方程設(shè)計卡爾曼濾波器，利用卡爾曼濾波器得到無功補(bǔ)償裝置狀態(tài)變量估計值；建立優(yōu)化指標(biāo)函數(shù)，按照經(jīng)驗和實際的動靜態(tài)需要設(shè)定狀態(tài)能量的偏重矩陣和控制能量的偏重矩陣；求解黎卡提方程獲得正定對稱矩陣；并根據(jù)正定對稱矩陣計算無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)二次高斯控制器增益矩陣；計算無功功率給定增益矩陣；構(gòu)建無功補(bǔ)償裝置最優(yōu)二次高斯控制器，獲得晶閘管控制角的輸入。
文檔編號H02J3/18GK103199545SQ20131010483
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者張華軍, 謝德華 申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司