目前許多專(zhuān)家從事對(duì)SVG的研究，并提出了諸如電流直接控制，電流間接控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，魯棒控制等不同類(lèi)型的控制方法，并對(duì)SVG控制器設(shè)計(jì)進(jìn)行了嘗試，結(jié)果表明電流直接控制不適合大容量系統(tǒng)，電流間接控制精度不夠，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的實(shí)時(shí)性能差，魯棒控制中的權(quán)系數(shù)選擇很困難。在實(shí)際應(yīng)用中以各種PI控制居多，如何設(shè)計(jì)一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的SVG控制系統(tǒng)就顯得尤為重要。

根據(jù)對(duì)SVG的工作原理的闡述，無(wú)功電流檢測(cè)的研究以及傳統(tǒng)控制策略的分析，在本章提出了新型電流電壓雙閉環(huán)控制的SVG系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的研究和設(shè)計(jì)，最后利用MATLAB/SIMULINK/PSB進(jìn)行仿真的實(shí)現(xiàn)，并與傳統(tǒng)電流間接控制方法的仿真結(jié)果做了詳細(xì)的對(duì)比分析，充分說(shuō)明新控制算法的優(yōu)越性。

一、系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

為了達(dá)到實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單有效的控制目的，本文提出了電流電壓雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，，內(nèi)環(huán)采用瞬時(shí)無(wú)功電流的PI反饋控制，外環(huán)采用對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)電壓的智能遺傳PI反饋控制。電流內(nèi)環(huán)對(duì)輸出無(wú)功電流進(jìn)行PI控制，使之逼近給定信號(hào)，以便提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；電壓外環(huán)的誤差信號(hào)通過(guò)遺傳PI調(diào)節(jié)控制作為電流內(nèi)環(huán)的給定，從而起到穩(wěn)壓目的，使系統(tǒng)具備優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)性能與準(zhǔn)確性。

二、系統(tǒng)的仿真與分析

本章在主電路中，三相電網(wǎng)也是由MATLAB/SIMULINK/PSB中的電壓源來(lái)實(shí)現(xiàn)的其電壓為500KV，頻率為50Hz。負(fù)載為兩組可切換的100KW，50Kvar的可變負(fù)載，線路長(zhǎng)度Line1=170 Km ，Line2=100Km。SVG的輸出電壓為500KV，容量為100MVA。進(jìn)行標(biāo)幺計(jì)算的基準(zhǔn)值為 ， 。

本章用雙閉環(huán)控制的方式與傳統(tǒng)電流間接控制方式相對(duì)比的方法，通過(guò)其產(chǎn)生無(wú)功電流、產(chǎn)生無(wú)功功率以及直流側(cè)電壓的波形，直觀的來(lái)觀察分析所提出理論的可靠性與優(yōu)越性，分別對(duì)SVG系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償電網(wǎng)中的感性無(wú)功功率負(fù)載以及容性與感性無(wú)功負(fù)載交替出現(xiàn)的情況進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)。

在電網(wǎng)中注有70Mvar感性無(wú)功，SVG自動(dòng)檢測(cè)運(yùn)行，從電網(wǎng)吸收感性無(wú)功，產(chǎn)生電流超前電壓的容性無(wú)功功率，補(bǔ)償電網(wǎng)所需無(wú)功功率。

通過(guò)與傳統(tǒng)電流間接控制的SVG工作仿真波形的對(duì)比，如圖4（a）的雙閉環(huán)控制約在0.05s進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，能夠更加快速的實(shí)施跟蹤補(bǔ)償，且完全符合理論分析，而傳統(tǒng)電流間接控制方式則大約在0.07s進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。

通過(guò)對(duì)兩種控制在發(fā)出無(wú)功功率的波形對(duì)比可以明顯看出雖然傳統(tǒng)電流間接控制也能達(dá)到控制要求，但是控制系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間為0.16s且有二次震蕩，而本文設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)控制穩(wěn)定時(shí)間只需要0.95s，其他如峰值時(shí)間：雙閉環(huán)控制需要0.065s，電流間接控制需要0.082s；超調(diào)量： 雙閉環(huán)控制為4.3%，電流間接控制為7.1%。

SVG直流側(cè)電壓的穩(wěn)定直接影響到SVG本身的工作性能。從仿真結(jié)果看，兩者都適合大容量的補(bǔ)償需要，工作過(guò)程穩(wěn)定。

接下來(lái)對(duì)電網(wǎng)無(wú)功負(fù)載的突變情況做出仿真分析。在0.1s時(shí)，原先電網(wǎng)中的55Mvar的容性負(fù)載突變?yōu)?5Mvar的感性負(fù)載，0.2s無(wú)功負(fù)載消失，分析兩種控制方式下SVG的動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償性能。

可以看出SVG在0s～0.1s產(chǎn)生電流滯后電壓的感性無(wú)功電流，而0.1s～0.2s產(chǎn)生電流超前電壓的容性無(wú)功電流，0.2s～0.3s不產(chǎn)生電流。兩種控制方法均能按照原理分析產(chǎn)生無(wú)功電流補(bǔ)償電網(wǎng)，雙閉環(huán)控制器的SVG對(duì)突變的調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)。

在電網(wǎng)波動(dòng)時(shí)，SVG發(fā)出無(wú)功功率的波形圖，可以看到SVG能夠在0s～0.1s產(chǎn)生感性無(wú)功，在0.1s電網(wǎng)波動(dòng)時(shí)快速調(diào)整從而產(chǎn)生容性無(wú)功，當(dāng)0.2s電網(wǎng)無(wú)功消失時(shí)候停止工作的整個(gè)過(guò)程，雙閉環(huán)控制下的SVG在這個(gè)過(guò)程中更加趨于快速平穩(wěn)。

SVG能夠準(zhǔn)確的跟蹤補(bǔ)償電網(wǎng)的無(wú)功功率，并且能應(yīng)付電網(wǎng)中較大的波動(dòng)。雙閉環(huán)控制器的SVG在0.1s的大波動(dòng)時(shí)，從產(chǎn)生感性無(wú)功到容性無(wú)功的時(shí)間大約為0.08S，并在0.2s電網(wǎng)無(wú)功消失時(shí)，大約在0.26s停止工作，趨于穩(wěn)定。而傳統(tǒng)電流間接控制下的SVG從產(chǎn)生感性無(wú)功到容性無(wú)功的時(shí)間大約需要0.12s，而且在0.2s電網(wǎng)無(wú)功消失時(shí)，系統(tǒng)還沒(méi)有穩(wěn)定下來(lái)，導(dǎo)致最終停止工作的穩(wěn)定時(shí)間延遲很大，0.3s還沒(méi)有穩(wěn)定。從分析可以看出雙閉環(huán)控制下的SVG對(duì)電網(wǎng)的大波動(dòng)補(bǔ)償效果更好。

當(dāng)在電網(wǎng)中發(fā)生大的波動(dòng)時(shí)候SVG直流側(cè)電壓的大小波形圖。從圖9可以明顯的看出采用雙閉環(huán)控制的SVG其穩(wěn)定性在電網(wǎng)出現(xiàn)快速較大波動(dòng)時(shí)候明顯優(yōu)于傳統(tǒng)電流間接控制的SVG系統(tǒng)。

三、結(jié)論

本文提出了新型電壓電流雙閉環(huán)的總體結(jié)構(gòu)，運(yùn)用仿真工具M(jìn)ATLAB/SIMULINK對(duì)SVG物理模型進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真分析，驗(yàn)證了SVG對(duì)電網(wǎng)無(wú)功的補(bǔ)償作用，在于傳統(tǒng)電流間接控制方式的對(duì)比中，顯示了雙閉環(huán)控制器的SVG對(duì)系統(tǒng)無(wú)功的跟蹤補(bǔ)償效果更優(yōu)。所有仿真均表明本文所設(shè)計(jì)的控制策略有效可行，能達(dá)到了良好的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?，具有?duì)實(shí)際工程的指導(dǎo)意義。

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作者簡(jiǎn)介：陳寶宏（1973.1），男，一級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，本科，研究方向：電氣工程自動(dòng)化

（作者單位：山西太原西山煤電高級(jí)技工學(xué)校）