论文题目: 统一潮流控制器的智能控制方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 王辉
导师: 王耀南
关键词: 统一潮流控制器,智能控制,电流控制电压型变换器,滞环电流控制,模糊控制,模糊神经网络控制,潮流控制
文献来源: 湖南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 统一潮流控制器(UPFC)是灵活交流输电系统(FACTS)中最具代表性和最多样化的装置。它能实现对输电系统的电压、阻抗、功角、有功功率和无功功率参数的快速动态调节,扩大输电系统的输送能力,提高电力系统的稳定性,优化电力系统运行,是当前FACTS的研究热点之一。论文运用综合智能控制理论,研究了UPFC的控制方法。论文首先研究了UPFC的控制方案。UPFC由并联变换器部分和串联变换器部分组成,可实现对电力系统的并联补偿控制和串联补偿控制。论文以并联补偿和串联补偿的等效电路为基础,研究了串/并联补偿控制的基本关系和控制方案,提出了UPFC的分层递阶控制方案。论文以电流控制电压型PWM(CC-PWM)变换器为基础,研究了UPFC功率变换器的智能电流控制方法。针对常规滞环电流控制器和正弦环宽滞环电流控制器的不足,提出了一种基于模糊逻辑的变环宽的滞环电流控制方法。该方法采用模糊推理方法,根据电流控制误差的大小和变化的方向,自动调整滞环环宽,提高了电流的控制精度和动态性能。PI调节控制是功率变换器线性电流调节器的常用控制方法,但自适应能力较差。因此,论文提出了基于模糊自适应PI的电流控制器和基于模糊神经网络自适应PI的电流控制器两种方法,根据变换器的运行状况自动调整PI调节器的参数,提高了电流控制器的适应能力。UPFC直流电压控制是实现UPFC串联补偿控制功能的重要条件和前提,论文研究了UPFC的直流电压的智能控制方法。论文分析研究了UPFC的电压、电流双闭环控制结构,利用状态反馈和输入前馈方法对电流内环实现了解耦控制,在此基础上,建立了UPFC双闭环控制系统的工程设计方法。将模糊控制和神经网络控制与PID控制相结合,提出了模糊自适应PI控制和单神经元自适应PID控制的两种UPFC直流电压控制方法,仿真研究验证了方法的有效性。潮流控制是UPFC的串联补偿控制的基本功能之一,论文深入研究了UPFC的智能潮流控制方法。论文以串联补偿的等效电路为基础,建立了UPFC的潮流控制的闭环动态结构,利用多变量解耦理论实现了有功功率和无功功率的解耦控制。电力传输线的感抗特性决定了常规PI控制难以获得好的动态特性,本文提出了一种模糊自适应PI控制的UPFC潮流控制方法来解决这一问题。该方法以潮流控制的过渡过程时间、误差和前后两次误差之和作为输入,构成一个三输入两输出的模糊控制器以自动调整PI调节器的参数。仿真结果表明,在同样不产生超调的情况下,模糊自适应PI控制具有更快的响应速度。论文研究了神经网络在UPFC
论文目录:
摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 灵活交流输电系统
1.2.1 灵活交流输电系统的应用背景
1.2.2 灵活交流输电系统的功能
1.2.3 灵活交流输电系统的类型
1.2.4 灵活交流输电系统的应用
1.2.5 灵活交流输电系统的发展应用前景
1.3 统一潮流控制器
1.4 统一潮流控制器的研究进展
1.4.1 统一潮流控制器的建模
1.4.2 统一潮流控制器的稳态潮流计算与装设地点
1.4.3 统一潮流控制器的控制方法
1.5 论文的主要研究工作
第2章 统一潮流控制器的控制方案
2.1 统一潮流控制器的结构及工作原理
2.2 统一潮流控制器的稳态模型
2.3 统一潮流控制器的控制功能
2.3.1 并联补偿控制功能
2.3.2 串联补偿控制功能
2.3.3 潮流控制功能
2.4 统一潮流控制器的主电路拓扑结构
2.5 统一潮流控制器的控制方案
2.5.1 并联变换器的控制方案
2.5.2 串联变换器的控制方案
2.6 统一潮流控制器的分层逆阶控制结构
2.7 本章小结
第3章 功率变换器的智能电流控制方法研究
3.1 电流控制电压型 PWM 变换器的数学模型
3.1.1 概述
3.1.2 PWM 整流器的数学模型
3.1.3 PWM 逆变器的数学模型
3.2 CC-PWM 变换器的电流控制方法
3.2.1 线性电流控制器
3.2.2 非线性电流控制器
3.3 基于模糊逻辑的变环宽滞环电流控制方法
3.3.1 基于模糊逻辑的变环宽滞环电流控制器结构
3.3.2 基于模糊逻辑的变环宽滞环电流控制器的设计
3.3.3 仿真与结论
3.4 基于自适应 PI 调节的变换器电流控制方法
3.4.1 基于模糊自适应PI 控制的变换器电流控制
3.4.2 基于模糊神经网络自适应PI 控制的变换器电流控制方法
3.4.3 PWM 调制方案的确定
3.4.4 仿真研究
3.5 本章小结
第4章 并联变换器的智能直流电压控制方法研究
4.1 并联变换器直流电压控制系统的设计
4.1.1 并联变换器直流电压控制系统结构
4.1.2 双闭环控制系统的工程设计
4.1.3 电压环调节器的参数选择
4.2 基于模糊自适应PI 控制的UPFC 直流电压控制方法
4.2.1 控制结构
4.2.2 确定输入和输出变量论域
4.2.3 隶属度函数的选择
4.2.4 确定量化因子
4.2.5 确定模糊控制模糊规则
4.2.6 选择模糊推理方法
4.2.7 确定输出量的去模糊方法
4.2.8 计算模糊查询表
4.2.9 仿真验证与结论
4.3 基于神经元自适应PID 控制的UPFC 直流电压控制方法
4.3.1 控制结构
4.3.2 神经元自适应PI 控制器设计
4.3.3 仿真验证
4.4 本章小结
第5章 统一潮流控制器潮流智能控制方法研究
5.1 统一潮流控制器的潮流控制动态结构与解耦控制
5.2 基于模糊自适应 PI 控制的潮流控制器设计
5.2.1 控制器结构
5.2.2 参数自调整的实现
5.2.3 数字仿真
5.2.4 结论
5.3 基于人工神经网络的UPFC 潮流控制
5.3.1 基于人工神经网络的UPFC 潮流控制结构
5.3.2 神经网络的结构
5.3.3 神经网络学习算法
5.3.4 人工神经网络控制系统算法
5.3.5 仿真实验
5.3.6 结论
5.4 基于模糊神经网络的UPFC 潮流控制器
5.4.1 控制结构
5.4.2 网络结构
5.4.3 神经网络学习算法
5.4.4 FLNC 控制系统算法
5.4.5 仿真实验
5.5 基于递归模糊神经网络的 UPFC 潮流控制器
5.5.1 控制结构
5.5.2 网络结构
5.5.3 RFNN 的学习算法
5.5.4 递归模糊神经网络的稳定性分析
5.5.5 RFNN 控制系统算法
5.5.6 仿真实验
5.6 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A(攻读学位期间所发表的学术论文目录)
附录B(攻读学位期间的科研奖励目录)
附录C(攻读学位期间项目目录)
发布时间: 2006-05-10
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