在电力电子技术领域,异步发电机因其结构简单、成本低廉和运行可靠等特点,在独立供电系统中得到广泛应用。然而,由于异步发电机在带负载运行时容易发生端电压的突变,导致供电不稳定,从而影响整个电力系统的性能和可靠性。特别是自激异步发电机(SEIG),它在空载建立电压后,一旦接入负载,由于缺乏外部励磁装置,其端电压和频率容易出现波动。这种波动不仅影响负载供电质量,还可能对电力设备造成损害。为了解决这个问题,研究者们提出了使用静止同步补偿器(STATCOM)来补偿SEIG端电压的方法。
在本篇论文中,提出了采用参数自适应模糊PI控制策略(FuzzyPI)的STATCOM系统,以增强对SEIG端电压的调节能力。该控制策略采用模糊PI控制算法替代了传统的双闭环PI控制,利用模糊控制的自适应性来提高系统的动态响应和稳定性。
模糊控制是一种智能控制方式,它不需要精确的数学模型,而是基于模糊集合理论,模仿人类的模糊逻辑思维和决策过程。与传统PI控制相比,模糊PI控制具有更好的适应性和鲁棒性,能够处理非线性、时变和不确定的系统。FuzzyPI控制通过模糊控制器来实现,它使用模糊规则集进行决策,从而在控制过程中不断调整控制参数,以达到对控制对象更好的控制效果。
在SEIG和STATCOM的数学模型分析方面,论文分别建立了两者的数学模型。SEIG模型需要描述其动态特性和运行规律,而STATCOM模型则需要表达其补偿电压的能力和响应速度。在无功补偿环节中,使用FuzzyPI控制算法代替传统双闭环PI控制,通过Matlab/Simulink工具箱来创建SEIG和STATCOM的系统模型。Simulink是Matlab中的一个动态仿真环境,它支持系统的建模、仿真和分析。通过Simulink环境,可以构建复杂的系统模型,并对各种控制策略进行仿真验证。
仿真结果表明,采用参数自适应模糊PI控制策略的STATCOM系统可以对SEIG机端电压进行连续补偿,并具有较好的调节特性。这意味着系统能够适应SEIG端电压的变化,有效稳定电压,保证负载供电的质量和可靠性。
论文提到的关键技术还包括动态无功补偿方法。在SEIG的电压调节中,动态无功补偿是一种有效的技术手段,可以提高系统的动态性能,使系统在负载变化时仍能保持电压的稳定性。动态无功补偿通常涉及多种无功补偿器,如固定电容器、同步调相机、静止无功补偿器和STATCOM等。在这些补偿器中,STATCOM作为先进的一种,因其响应速度快、控制灵活和补偿效果显著等特点,被广泛应用于SEIG系统的电压调节中。
本文的研究成果对于理解SEIG和STATCOM的工作原理、提升SEIG系统的电压稳定性具有重要意义。通过Matlab/Simulink仿真验证,提出的控制策略不仅能够提高SEIG系统的带负载能力,还能有效改善其供电质量,具有重要的工程应用价值和前景。