无源性理论驱动的H桥级联STATCOM非线性控制策略优化

本文主要探讨的是基于无源性理论的H桥级联STATCOM非线性控制策略。传统的线性控制方法在应对高压大功率条件下的STATCOM时，存在动态稳定性不足的问题。STATCOM作为柔性交流输电系统（FACTS）的关键组件，以其出色的无功补偿性能在提升输电能力和电力系统稳定性方面起着关键作用。 文章首先指出，H桥级联STATCOM由于采用多电平变换技术，能够有效降低开关器件的电压应力，减少损耗，提高响应速度，且输出电流谐波含量低，使其在中高压大容量应用中表现出优越性。然而，传统的控制策略如PI控制器、滞环电流控制、解耦控制等，尽管各有优缺点，但它们大多基于线性模型，无法充分利用STATCOM的非线性特性，导致动态性能受限。 为解决这个问题，作者提出了一种新的控制策略，基于无源性理论，构建了EL（Euler-Lagrange）系统模型。这种模型能更好地反映级联STATCOM系统的非线性、多变量和强耦合特性。控制策略的核心在于维持d轴有功电流的稳定，以此间接控制直流侧电容电压，从而减少系统的期望平衡点数量。通过注入适当的阻尼，可以加速系统能量耗散，提高系统的收敛速度，增强鲁棒性。 此外，文章还引入了离散状态观测器来预测参考指令电流，消除了因采样周期滞后带来的影响，进一步提升了控制精度和动态响应。这种方法确保了系统的Lyapunov函数稳定性，这是一种重要的稳定性分析工具，对于保证系统的长期稳定运行至关重要。 通过仿真和实验结果，作者证明了所提出的控制策略在保持良好动态性能的同时，显著降低了STATCOM输出电流的谐波成分，展示了其在实际应用中的优越性。相比于现有文献，本文的贡献在于提供了一个既能保证系统稳定性又能有效利用STATCOM非线性特性的控制方案，并通过实验证明了其实效性。 总结来说，本文的研究成果对于改进高压大功率条件下H桥级联STATCOM的控制性能，提升电力系统的稳定性和动态响应能力，具有重要意义。