基于DSTATCOM的风柴混合电力系统无功补偿控制研究

【摘要】：电压是决定电力系统供电质量的重要指标之一。在新能源电力系统中,由于分布式发电方式的多样性,如风力发电、光伏发电等主要方式,其受到自然因素的影响很大,从而导致输出功率波动很大,且具有随机性、间歇性,系统电压稳定性会受到极大影响,因此维持新能源系统电压稳定显得尤为重要。本文针对含DSTATCOM的风柴混合电力系统,提出了基于观测器的DSTATCOM滑模控制策略。本文的主要内容包括:首先,介绍了该研究课题的背景和其对于未来能源发展的意义,并对含DSTATCOM的混合电力系统无功补偿控制、DSTATCOM的研究现状进行了总结;同时,分析了风柴电力系统中每个环节的工作原理并给出了各个部分的建模过程,包括柴油发电单元、风力发电单元、DSTATCOM的数学模型。其次,对孤岛风柴混合电力系统进行了整体建模,由于系统的状态量不可测量,需设计相应的滑模观测器,以估计不可测系统变量,并针对DSTATCOM的小信号模型,设计基于滑模观测器的DSATCOM自适应模糊滑模控制策略,并在RTDS实验平台上建立了相应的系统实验模型,通过实验案例验证了所提出控制策略的有效性。然后,基于已搭建的风柴电力系统模型,为精确估计系统外部干扰,设计了干扰观测器;通过干扰观测器对相应的外部扰动进行了观测,基于扰动观测值设计了自适应滑模控制策略,并通过RTDS实验验证了所提出的控制策略可以有效提高系统电压稳定性。最后,对原有的电力系统模型进行了部分调整,搭建了配有DSTATCOM的互联风柴混合电力系统,提出了基于鲁棒滑模观测器的LSC自适应滑模控制策略。为了达到估计系统不可测状态变量的目的,设计鲁棒滑模观测器并以此估计相关的系统状态量,然后基于观测值设计了自适应滑模控制策略,并通过实验的结果来验证,该控制策略可以有效减小系统电压波动,并且能够提高电力系统运行的动态稳定性。