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　　在實(shí)際的電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)附加勵(lì)磁控制是提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抑制低頻振蕩的重要手段。安裝在系統(tǒng)中的重要樞紐點(diǎn)或負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的靜止無功補(bǔ)償器（SVC）主要用來從電網(wǎng)中吸收或向電網(wǎng)中輸送可連續(xù)調(diào)節(jié)的無功功率，以維持安裝點(diǎn)的電壓恒定1-3.對此類關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)提供快速的動(dòng)態(tài)電壓支撐是解決電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問題的重要手段之本文在己有發(fā)電機(jī)附加勵(lì)磁模糊變結(jié)構(gòu)控制研究成果111的基礎(chǔ)上，對SVC和發(fā)電機(jī)附加勵(lì)磁進(jìn)行綜合控制的研究。將模糊控制理論和非線性變結(jié)構(gòu)控制理論結(jié)合起來，設(shè)計(jì)了一種SVC與附加勵(lì)磁模糊變結(jié)構(gòu)綜合控制器，使其能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功角控制和SVC安裝點(diǎn)處電壓控制兩個(gè)目標(biāo)。

　　2模糊變結(jié)構(gòu)綜合控制器的設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型以n機(jī)系統(tǒng)為例，系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型如下111發(fā)電機(jī)的空載電勢；k，k'，為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)器及附加勵(lì)磁控制器的放大倍數(shù)；Vf為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓值；Mfi為第i臺(tái)機(jī)附加勵(lì)磁控制輸入。

　　第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的有功功率Pei表達(dá)式為SVC采用實(shí)用一階慣性模型，如所示：電抗器的電納值；TC為時(shí)間常數(shù)；KC為放大倍數(shù)；為控制量。

　　綜合⑴式和（3）式，可得到含有SVC的多機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)方程式：為時(shí)間常數(shù)1（））；1為輸入機(jī)械功率為0臺(tái)lishMg將（4）式寫成標(biāo)準(zhǔn)的仿射非線性系統(tǒng)的形式為：倒數(shù)，第行對上式兩邊求導(dǎo)，可得將（3）式代入上式可以得到由此可見針對SVC的控制輸入U(xiǎn)e，可以設(shè)計(jì)具體的模糊其余變量前己聲明，此處從略。

　　2.2模糊變結(jié)構(gòu)綜合控制器的設(shè)計(jì)方法為了使所設(shè)計(jì)的控制器能同時(shí)考慮發(fā)電機(jī)功角穩(wěn)定和SVC安裝點(diǎn)處電壓控制兩個(gè)目標(biāo)，就要使發(fā)電機(jī)附加勵(lì)磁控制和SVC控制解耦。這樣設(shè)計(jì)出的控制器能夠根據(jù)當(dāng)?shù)氐臓顟B(tài)變量的變化得出相應(yīng)的控制量，便于控制策略的實(shí)現(xiàn)。

　　從（5）式可以看出，這是一個(gè)多輸入多輸出系統(tǒng)的控制問題。輸入量為發(fā)電機(jī)附加勵(lì)磁的輸入U(xiǎn)f和SVC的控制輸入U(xiǎn)e，輸出函數(shù)可以寫成如下形變結(jié)構(gòu)控制器，方法如下：首先把電壓變化量其導(dǎo)數(shù)AVm及AVrn在論域上進(jìn)行非均勻離散變換，形成控制器的輸入量E和E.對Avm及Avm在較小時(shí)進(jìn)行“細(xì)分”，而在它們?nèi)≈递^大時(shí)，對它們進(jìn)行“粗分”同時(shí)省去中間的確定隸屬函數(shù)環(huán)節(jié)（因?yàn)檫@種劃分方法本身就是一種確定隸屬關(guān)系的過程），由此得到離散量，作為模糊變結(jié)構(gòu)控制器的輸入。

　　然后來設(shè)計(jì)帶有自調(diào)整因子的模糊變結(jié)構(gòu)控制器的控制規(guī)律，以適應(yīng)實(shí)際系統(tǒng)的各種不同情況，使所設(shè)計(jì)的控制器具有很強(qiáng)的自調(diào)整性。在全論域范圍內(nèi)帶有自調(diào)整因子的控制規(guī)則可以表示為式（2）的形式：因?yàn)�，�?dāng)AVm比較大時(shí)，表明系統(tǒng)遠(yuǎn)離電壓平-Vm0=AVm（7）針對上式的輸出函數(shù)，可以設(shè)計(jì)具體的模糊變結(jié)構(gòu)控制器。為了使所設(shè)計(jì)的SVC控制器能實(shí)現(xiàn)利用當(dāng)?shù)匦盘?hào)進(jìn)行控制，對于輸出函數(shù)y2式衡狀態(tài)，系統(tǒng)需要加大控制量，使系統(tǒng)盡快到達(dá)電壓的穩(wěn)態(tài)值，所以，此時(shí)電壓變化量的權(quán)重E取得比較大；而當(dāng)E比較小時(shí)，表明系統(tǒng)接近電壓的穩(wěn)定狀態(tài)，為了使系統(tǒng)電壓盡快到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，盡量減小超調(diào)，因此，此時(shí)電壓變化量的權(quán)重E取得比較小，控制量中E對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)的權(quán)重E取得比較大。

　　按照這樣的方法設(shè)計(jì)出的控制器可以使SVC處的電壓快速恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)，減小抖振的頻率和幅度。

　　最后，把得到的Ue取整得到離散控制量Au（，采用非等距離法。對該模糊變結(jié)構(gòu)SVC控制器還需要綜合考慮對控制量的限幅，然后就可以對實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行控制了。由公式（12）所示的模糊變結(jié)構(gòu)SVC控制器，與系統(tǒng)的工作點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)無關(guān)，因此，對系統(tǒng)工作點(diǎn)的改變及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化具有很強(qiáng)的魯棒性。

　　此處發(fā)電機(jī)附加勵(lì)磁模糊變結(jié)構(gòu)控制器的設(shè)計(jì)采用文的設(shè)計(jì)方法。雖然有SVC的存在，這里所涉及的附加勵(lì)磁模糊變結(jié)構(gòu)控制器并沒有實(shí)質(zhì)性的不同。只是附加勵(lì)磁模糊變結(jié)構(gòu)控制器是以發(fā)電機(jī)功角穩(wěn)定為目的的，SVC的可變?nèi)菘乖谶M(jìn)行解算時(shí)作為中間節(jié)點(diǎn)被削去。方法如下：首先將式（5）利用直接大范圍線性化理論變換成線性系統(tǒng)。然后針對此線性系統(tǒng)取線性的切換函數(shù)Si并對其求導(dǎo)，得到其導(dǎo)數(shù)S.控制器的輸入信號(hào)為切換函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)的模糊量Si和Si，控制規(guī)律如下：最后將得到的控制量Ui清晰化后，經(jīng)限幅后即可進(jìn)行控制。按照這樣的方法設(shè)計(jì)的控制器的輸出量與系統(tǒng)的工作點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)無關(guān)，附加控制只與由本臺(tái)發(fā)電機(jī)的狀態(tài)量構(gòu)成的切換函數(shù)有關(guān)，因此對系統(tǒng)的工作點(diǎn)的變化及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化具有完全的魯棒性。

　　2.3控制規(guī)律的選擇此處我們不考慮多機(jī)系統(tǒng)中各臺(tái)發(fā)電機(jī)的協(xié)調(diào)控制，只是按照各臺(tái)發(fā)電機(jī)各自的切換函數(shù)及其它參數(shù)的變化情況，對其進(jìn)行控制。當(dāng)SVC安裝在互連的電力系統(tǒng)中以安裝點(diǎn)的電壓為控制對象時(shí)，電壓及其變化量可以就地測量，即可實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)匦盘?hào)控制。

　　當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，SVC控制器的量測、控制和觸發(fā)環(huán)節(jié)的慣性較小，一般在1s以內(nèi)，因此快速的響應(yīng)特性可以最大限度地維持SVC安裝點(diǎn)的電壓；與此同時(shí)，各臺(tái)發(fā)電機(jī)的附加勵(lì)磁控制器以本臺(tái)發(fā)電機(jī)的功角穩(wěn)定為目標(biāo)，可以最大限度地改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)可使發(fā)電機(jī)端電壓具有良好的動(dòng)態(tài)特性。

　　3計(jì)算機(jī)仿真仿真系統(tǒng)采用電科院六機(jī)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)參數(shù)見SVC安裝在9號(hào)母線上，在2、3、4、5機(jī)組附加勵(lì)磁上采用常規(guī)控制和模糊變結(jié)構(gòu)控制方案。仿真條件為：系統(tǒng)0s時(shí)在10號(hào)母線發(fā)生三相短路故障，0.15s后恢復(fù)正常。仿真結(jié)果如、所示。

　　曲線。

　　由和可見，在模糊變結(jié)構(gòu)控制下的系統(tǒng)的阻尼特性和SVC所在處的電壓特性都優(yōu)于常規(guī)控制下的系統(tǒng)響應(yīng)特性。SVC所在處的電壓維持得較好；同時(shí)在附加勵(lì)磁模糊變結(jié)構(gòu)控制器的作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)定性有了明顯的改善。

　　4結(jié)論本文利用模糊變結(jié)構(gòu)控制方法設(shè)計(jì)出了SVC和發(fā)電機(jī)附加勵(lì)磁的綜合控制器。該控制器能夠同時(shí)考慮SVC安裝點(diǎn)電壓控制和發(fā)電機(jī)功角穩(wěn)定兩個(gè)目標(biāo)，而且實(shí)現(xiàn)了SVC控制和附加勵(lì)磁控制的解尤，使所設(shè)計(jì)的控制器均可利用當(dāng)?shù)匦盘?hào)實(shí)施控制策略。仿真計(jì)算表明：SVC和發(fā)電機(jī)附加勵(lì)磁模糊變結(jié)構(gòu)綜合控制器能夠改善系統(tǒng)暫態(tài)過程中的阻尼特性，同時(shí)可以最大限度地維持SVC安裝點(diǎn)的電壓恒定。