微电网UPQC的时滞相关H_∞控制方法研究

发布时间：2019-11-21 15:21

【摘要】：微电网作为传统电网向智能电网的过渡形式，可以满足用户对于多种电能质量的需求。但由于分布式电源、非线性负荷等组件的影响，微电网内部很容易出现电压波动、电力谐波、负序电流等电能质量问题。为了提高微电网的电能质量，统一电能质量调节器（UPQC）逐渐成为了研究热点，这种装置能补偿绝大部分电能质量问题，是改善微电网电能质量的理想选择。然而，考虑到检测方法、软硬件限制、建模偏差以及参数漂移的影响，微电网UPQC始终存在着不可忽略的时滞与参数不确定性等问题，而这些问题很可能导致系统失稳而无法正常工作。为此，本文重点研究了微电网UPQC在时滞和参数不确定性影响下的镇定控制问题。本文首先对微电网的电能质量问题、微电网UPQC的基本结构以及UPQC的等值电路进行了概述，并根据基尔霍夫定律构建了微电网UPQC的状态空间模型。在此基础上，分析了UPQC系统中时滞产生的原因及影响，建立了UPQC时滞系统的数学模型，并基于Lyapunov-Krasovskii稳定性理论、时滞系统理论以及H∞控制理论研究了UPQC在时滞影响下的控制方法。然后，进一步分析了UPQC系统中参数不确定性存在的原因及影响，建立了UPQC不确定时滞系统的数学模型，考虑到稳定性判据的保守性问题，针对该模型构造了另一种形式的Lyapunov-Krasovskii泛函进行推导，得出了UPQC在时滞和参数不确定影响下的控制方法。最后，利用仿真实验证明了所提出控制方法的有效性，并通过比较仿真结果分析了系统的H∞性能与最大时滞上界之间的相互作用关系。
【图文】：

基本结构,馈线,分布式电源,隔离开关

电网的基本结构 2-1 所示的微电网含有 3 条馈线 A、B、C，其中，馈线 A、B 上均含根据用户的实际需求，分布式电源被安放于馈线的各个位置，馈线 B现热电联产[7]。各分布式电源旁边安装的功率-电压控制器共同组成了管理系统，这些控制器能够调节各分布式电源的出力，并同时对馈线。由于微电网不同运行模式之间的切换主要依靠隔离开关来实现，因荷的馈线 A、B 需要通过隔离开关接入到配电网之中，而位于变压器 PCC 作为整个微电网的并网接入点，可以实现两个电网之间能量交换现故障时，隔离开关断开，微电网的馈线 A、B 从配电网中解裂出来模式，这样可以确保微电网内敏感负荷的稳定工作，等故障消失后，切换到并网模式。

分布式电源,电能质量,非线性负荷,谐波

虑到微电网内各种电能质量问题有可能并发的情况，应用 UPQC 来补偿微电网内的电能质量问题是比较可行的。图 2-2 展示了含有 UPQC 的单相微电网[4]。图中的 UPQC 由串联 APF 和并联APF 通过公共的直流侧电容器连接而成，串联 APF 通过耦合变压器以串联的方式连接在分布式电源与负荷之间，用于抑制分布式电源所引起的谐波及电压波动，并联APF 通过电感以并联的方式连接在靠近负荷的一侧，，用于补偿非线性负荷所引起的谐波和负序电流。因此，UPQC 不仅能够提升微电网的电能质量，保证系统的供电可靠性，还能够削弱分布式电源和非线性负荷等带来的负面效应。图 2-2 含有 UPQC 的单相微电网图 2-3 表示的是微电网 UPQC 的单相等值电路[40]。图中的表示了电源电压，由于受到微电网内分布式电源的间歇性和波动性的影响
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM761

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