摘 要：提出用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器實現(xiàn)大偏差范圍內(nèi)的解耦控制，由PID控制實現(xiàn)小偏差時的快速穩(wěn)定并消除靜差。這種復(fù)合控制方法應(yīng)用于UPFC的動力學(xué)模型收到了良好的效果。
關(guān)鍵詞：UPFC；BP網(wǎng)絡(luò)；解耦控制 TM761；TM743；TP2733
0 引 言
在UPFC 應(yīng)用研究中普遍使用了UPFC的輸出模型。眾所周知，UPFC的輸出模型只是穩(wěn)態(tài)下的等效電路。它不反映UPFC的動力學(xué)性質(zhì)。凡是基于UPFC輸出模型的應(yīng)用研究都忽略了UPFC的內(nèi)部運動過程，這顯然不夠精確，或者說以這種研究方法認(rèn)識UPFC帶有很大局限性。文獻(xiàn)［1］提出的UPFC建模方法所建模型是動力學(xué)模型。從控制工程的角度看，UPFC裝置本身是一個較為復(fù)雜的非線性動力學(xué)系統(tǒng)，研究其控制方法對裝置開發(fā)和應(yīng)用都非常必要。
1 UPFC的主電路及其動力學(xué)模型
1.1 UPFC的主電路
為了討論問題方便采用圖1所示主電路結(jié)構(gòu)(實際電路結(jié)構(gòu)可能考慮到降低諧波含量而采用多重化技術(shù)，但原理相同。)
圖1 UPFC主電路簡圖
1.2 UPFC的動力學(xué)模型
串聯(lián)支路的回路方程：
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并聯(lián)支路的回路方程
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式中的Lj、Rj是根據(jù)戴維南定理得出的串聯(lián)變壓器輸出阻抗(注意：Lj、Rj在圖1中沒有標(biāo)出)。另一方面，再由能量守恒可知，直流側(cè)電容的充放電過程決定于UPFC兩側(cè)有功的不平衡性，有：
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式(1)、(2)、(3)、(4)構(gòu)成了UPFC裝置的動力學(xué)模型。
2 UPFC的控制回路
UPFC裝置本身包括三個控制回路，在這三個回路基礎(chǔ)上增加網(wǎng)絡(luò)方程和發(fā)電機(jī)方程即可得到含UPFC的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型(注：本文只研究UPFC裝置內(nèi)部三個基本控制回路，若還要關(guān)注系統(tǒng)，只需在此基礎(chǔ)上增加相應(yīng)方程)。
由圖2可見(見下頁)，UPFC裝置的控制系統(tǒng)包括三個控制回路�？刂苹芈�1的作用是實時補(bǔ)償輸電線路無功功率(標(biāo)幺制下的無功電流Iq)；控制回路2的作用是維持直流連接電容電壓Udc恒定；控制回路3的作用是調(diào)節(jié)串聯(lián)變壓器輸出電壓V。不難看出，控制回路2與另外兩個控制回路存在耦合作用。因此，若三個控制回路均采用PID控制邏輯很難得到滿意的控制效果。作者設(shè)計的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)與PID的復(fù)合控制規(guī)律取得了良好的效果。
3 ANN-PID復(fù)合控制器設(shè)計
3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制概述
從控制的觀點，可以把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)看作一個具有m 維向量輸入和n維向量輸出的非線性動力學(xué)系統(tǒng)，并通過一組狀態(tài)方程和一組學(xué)習(xí)方程加以描述。狀態(tài)方程描述每個神經(jīng)元的興奮或抑制水平與它的輸入及輸出通道上的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度間的函數(shù)關(guān)系，而學(xué)習(xí)方程描述通道的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度應(yīng)該不斷地修正。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是通過修正這些聯(lián)結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而調(diào)整整個網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出關(guān)系。
圖2 UPFC的三個控制回路
