尤其通過滑動模式方法控制電力傳輸網絡中的tcsc的系統和方法

2023-10-25 15:08:57 2

專利名稱：：尤其通過滑動模式方法控制電力傳輸網絡中的tcsc的系統和方法
技術領域：
：本發明涉及一種尤其通過滑動模式(modesglissants)方法控制電力傳輸網絡中的TCSC的系統和方法。
背景技術：
：對電能的需求的不斷增長使大的電能傳輸和分配網絡飽和。然而在歐洲，在經濟方面具有一定重要性的電力市場的全面開放引起了眾多的問題，並且尤其指出了大網絡互連的重要性，因此，較少使用的網絡可以支持具有更多負載的網絡。2003年夏天，由於非常大的電能需求，在美國和歐洲(義大利)發生的大的「中斷(black-out)」(網絡崩潰或喪失同步性)使運營商意識到與需求的發展相平行的發展網絡的必要性。從那時起，功率傳送的最大限度變為要考慮的新的限制。生產設備的管理和控制、調節、具有機械斷路器的可變電容器已經是用於控制功率流量的主要方法。然而，存在一些需要連續控制的應用，通過這種方法不能實現連續控制。通過控制無功功率(puissanceréactive)，FACTS(柔性交流輸電系統)系統提供適於這些新的要求的解決方法。在這些系統中，不管最近的先進技術，TCSC(晶閘管控制串聯電容器)是在經濟標準和技術標準之間提供最好折衷的解決方案。該系統除了能夠控制無功功率以外，還能夠增大網絡的穩定性，尤其在面對次同步諧振現象的出現的情況下。功率(puissance)傳輸原理在能量傳輸網絡中，由三相交流發電機產生電能，然後在該電能在網絡上傳輸之前，電壓由升壓變壓器增大到超高壓。該超高壓允許在長距離上傳輸電能，同時減輕網絡的結構並且最小化熱損耗。然而該超高壓由設備的絕緣束縛以及電磁輻射現象限制。提供良好折衷的超高壓的水平為400kv到800kv。為了功率可以在電源和接收機之間通過，電源電壓應該相對於接收機電壓相位偏移一個角度θ。該角度θ被稱為傳送角或線的內角。用Vs表示電源側電壓，用Vr表示接收機側電壓，並且用X1表示線的純電感性阻抗，由電源提供的有功功率P和無功功率Q分別表示為這些表達式表明在電感性線上傳送的有功和無功功率是電壓Vs和Vr、阻抗X1以及傳送角θ的函數。為了增大由線傳送的功率，因此可以涉及以下三種方式-增大電壓Vs和Vr。因此，很快由絕緣距離和安裝尺寸限制。所輻射的電磁場更大。因此要考慮環境影響。並且，材料更貴，維護成本高。-涉及傳送角θ。該角是由生產地(sitesdeproduction)提供的有功功率的函數。對應於Pmax的最大角為θ＝π/2。對於更大的角，則進入曲線P＝f(θ)的下降部分，該部分是不穩定區域。運用太大的角θ工作具有喪失網絡控制的危險，尤其在網絡上的臨時故障(défauttransitoire)(例如相位接地(miseàlaterredesphases))的情況中，返回到正常工作導致傳送角的臨時增大(以便去除在故障期間產生的能量，該能量不能被負載使用，並且以動能的形式儲存在發電機轉子中)。因此，該角不超過穩定性限制是必須的。-涉及阻抗X1的值，可以通過在線上串聯安置電容器減小該阻抗的值，因此抵消了由能量傳輸線產生的無功功率。對於同一個傳送角，阻抗X1的值減小，則傳送功率增大。串聯FACTS是能夠實現該抵消無功功率功能的裝置。在串聯FACTS中，FC(固定電容)是最普遍的。然而，該FC不允許調節抵消程度。如果這種調節是必要的，那麼可以使用TCSC系統。用於抵消無功功率的串聯FACTS的使用FACTS的使用打開了新的前景，通過連續且快速地作用於網絡的不同參數相位差、電壓、阻抗，來更有效地使用電力網絡。因此，功率傳送被更好地控制並且電壓被更好的保持，這通過在高壓和超高壓下、在能量傳輸線的熱強度極限處傳送最大電流，能夠增大穩定性的極限並有助於使用能量傳輸線。FACTS可以分為兩類並聯FACTS和串聯FACTS-並聯FACTS尤其包括MSC(機械投切電容器)、SVC(靜止無功補償器)和STATCOM(靜止同步補償器)。-串聯FACTS尤其包括FC(固定電容器)、TSSC(晶閘管投切串聯電容器)、TCSC(晶閘管控制串聯電容器)和SSSC(靜止同步串聯補償器)。串聯FACTS的最基本形式包括串聯安置在傳送線上的簡單電容器(FC)。該電容器抵消線的一部分電感。如果用Xc表示該電容器的阻抗，並且忽略連線的電阻，由被抵消的線傳送的功率寫為如果用表示線的抵消率，則以上表達式變為圖1示出了對於抵消率的三個不同的值0％(曲線10)，30％(曲線11)，60％(曲線12)，有功功率根據傳送角的變化。由串聯抵消帶來的改善是清晰可見的。事實上，抵消率直接作用於Pmax的值。因此，補償率越高，傳送功率越大或者對於同樣的傳送功率傳送角越小。並且，通過增大穩定性極限(即在穩定性臨界角之前可用的有功功率的極限)，傳送功率的增大允許改善在能量傳輸線上的臨時故障的情況下的網絡整體穩定性。然而，具有固定和常量電容的電容器與傳輸線的電感的組合形成具有很小阻尼的諧振系統。在某些特殊情況下，尤其在傳輸線上發生故障後的返回到連續的正常工作的情況下，該諧振系統可以通過與由發電機渦輪的主體和軸構成的機械諧振系統的能量交換進入振蕩。該能量交換現象(已知地，名為「次同步諧振」SSR)引起大幅度的功率振蕩(並且因此電磁力矩)，因此在某些情況下可以引起發電機旋轉部分的機械軸的斷裂。為了減弱這些功率振蕩，因此可以使用可控的串聯電容器或CSC(可控串聯電容器)，以便通過插入的容抗(因此阻抗)的有效控制來人為地減弱這些振蕩。用於減弱功率振蕩的適當的設備使用用於控制該容抗的晶閘管。最常用的裝置是由晶閘管或TCSC控制的串聯電容器，該裝置對於網絡的穩定性問題提供好的解決方案，並且是具有最小成本的FACTS中的一個。用於抵消無功功率的TCSC的使用如圖2所示，TCSC由兩個並聯支路構成。第一支路包括兩個首尾串聯連接的晶閘管T1和T2和電感L。該支路被稱作TCR或「晶閘管控制電抗器」，用於通過晶閘管控制電感，該電感可以比作可變電感。第二支路只包括電容器C。與該電容器並聯安裝的可變電感能夠使TCSC的阻抗變化，同時抵消由電容器產生的無功能量的全部或部分。通過調節晶閘管的觸發角(即在晶閘管開始導通的時期中的一個時刻)來實現該阻抗的值的變化。存在一個對應於LC迴路諧振的臨界區域。圖3能夠示出TCSC根據觸發角的全部阻抗。諧振區域15清晰可見。TCSC主要具有兩種工作模式電容模式和電感模式。工作模式取決於觸發角的值。TCSC的啟動只能實現在電容模式中。對於大於諧振值的觸發角，TCSC處於電容模式，並且電流提前於電壓。因此，TCSC作為電容器工作並且抵消線的一部分電感。因此，圖4示出了在電容模式中的工作，曲線20表示電容電流，曲線21表示線的電流，曲線22表示電容電壓(角α＝65°)。由於來自電感負載的電流餘量，電容器的端部電壓增大(或升壓)，當晶閘管中的一個(例如T1)閉合時，該電流餘量被加入線電流。該電壓的增大可以由被稱為升壓係數的比Kb＝XTCSC/XCT特徵化，其中XCT僅是電容器的阻抗。在下半個周期時，另一個晶閘管(例如T2)的觸發允許產生相對半周的循環。因此，晶閘管T1和T2的觸發引起在每半個周期的電感向電容器C的充電/放電循環。完整的循環持續線電流的一個完整的周期。兩個晶閘管T1和T2被並行控制，其中一個斷開而另一個閉合，這個順序隨著電流的交替而變化。在電感工作模式的情況下，觸發角小於諧振的值，並且電流落後於電壓。晶閘管的觸發順序顛倒。由於存在不可忽略的諧波，電壓嚴重變形。因此，圖5示出了在電感模式下的工作，曲線25表示電容電流，曲線26表示線電流，曲線27表示電容電壓。TCSC主要用在電容模式中，然而在某些特殊情況下，TCSC應該工作在電感模式中。通過晶閘管的具體控制來實現從一個模式到另一個模式的轉換。這些轉換隻有在LC電路的時間常量小於網絡周期時是可能的。在正常狀態下，TCSC端子的電壓經過零(因此，在TCSC中的電流強度的最小值或最大值取決於線電流的交替)準確地對應於線電流的最大值，即對應於正弦電流的情況下的π/2處。當處於正常狀態的情況下，眾多的模型化計算是容易的。事實上，由這種近似法產生的對稱性能夠大大地簡化出現在模型化中的不同表達式。然而，合成模型(modèlerésultant)只在正常狀態下是有效的，這是很大的限制，因為由觸發角的變化實現控制。一旦狀態臨時變化(即一旦觸發角變化)，則上述對稱性消失，並且如圖6所示，可以觀察到線電流Il(曲線30)的最大值和TCSC端子處的電壓v(曲線31)經過零處之間的相移曲線32表示TCSC的電感中的電流i。該相移由電感和電容之間的持續(permanent)能量交換引起。只要該角(其可以被視為幹擾)保持相對小的值，則系統可以減弱該幹擾並且保持穩定。然而，更大的值可以導致能量交換增大，因此導致系統的不穩定性。觸發角α和導通結束角τ可以根據相移角通過以下關係式來表示TCSC的模型化下面進行以下假設-晶閘管被視作理想的，並且忽略斷開或閉合時的任何非線性，-晶閘管連接在簡單的線中，該線連接發電機，該發電機供給到無限母線，-線電流具有表達式il＝Ilsin(ωst)並且電流的最大時刻為π/2，-處於區間[α，α+π]中。引入以下符號α晶閘管的觸發角，τ導通結束角，σ＝τ-α導通時間，相移角，ω0諧振角頻率，ωs網絡角頻率，L電感，R電阻，CTCSC的電容，網絡角頻率ωs＝2*50*π，諧振角頻率有效電容β半-導通角，u*＝ωsCeff(β*)TCSC的參考等效導納，參考電壓，V1和V2測量電壓，V1*和V2*參考電壓，和電壓的循跡誤差(erreurdepoursuite)。主要目的是提供能夠在TCSC的整個工作範圍上表示其動態性能的TCSC狀態模型。根據基爾霍夫(Kirchoff)定律以及TCSC的工作描述，管理系統動態(dynamique)的公式歸納為以下的公式系統其中，q是轉換函數，諸如在ωst∈[α，τ]時q＝1，在ωst∈[τ，π+α]時，q＝0。根據系統狀態，參數q可以取兩個不同的離散值，所獲得的模型與「可變或混合結構」(連續量和離散量的組合)類型的狀態模型類似。這種模型除了適於用於混合系統的控制的非常特殊的技術以外，非常糟糕的適於非線性控制定律(loidecommande)的合成的傳統技術的使用。為了獲得更合適的模型，現在將會引入移相器(phaseur)的概念。事實上，在一個周期T內平均的移相器中的傅立葉分解能夠去除狀態模型的這個雙重結構。此處實現的用於獲得移相器的動態模型的廣義平均方法以以下事實為基礎正弦x(.)可以在區間]t-T，t]上通過傅立葉級數被表示為τ∈]t-T，t]其中，Re表示實數部分，Xk(t)是傅立葉的複數係數，同樣將其稱為移相器。因為所考慮的區間取決於時間(可以討論滑動窗(fenêtreglissante))，因此這些傅立葉係數是時間的函數。在時間t處的第k個係數(移相器k)由以下的平均值給出Xk(t)＝k(t)其中，k＝0時c＝1，k＝＞0時c＝2。獲得狀態模型，對於該狀態模型，以上定義的係數是狀態變量。將通過指數為k的傅立葉係數獲得正弦函數稱為函數x的k行(rang)的諧波。這是函數第一諧波被稱為基波。對於k＝0，係數X0僅是x的平均值。第k個傅立葉係數的導數由以下表達式給出還可以注意到，如果f的偶數諧波為零。用於書寫複數的慣例可以變化。涉及TCSC的模型化和控制的大部分文章採用慣例z＝a-ib而不採用z＝a+ib，其是用於此處的書寫慣例。然而，應當注意，只要以精確的方式將複數公式分解為實部和虛部，並且遵守一開始採用的慣例，該選擇不影響所示結果。在兩種情況中的傅立葉轉換同樣是一致的。唯一的明顯不同來自ωS的符號。事實上，當採用慣例a-ib時，虛數的軸的方向改變，因此，移相器的旋轉改變方向並且ωS變為負的。靜態模型是不可使用的並且顯得不足，因此，將在電壓和電流基波上建立具有動態的模型。通過使用傅立葉分解，因此將可以建立電壓和電流信號的移相器的動態。從處理(régissant)以上給出的電壓和電流的動態的公式開始應用傅立葉轉換並且因此獲得模型其中，根據以上給出dXt/dt的表達式，以上系統變為首先將僅限定基波。用V1c，V1s，I1c，I1s表示電壓和電流的基波(或第一移相器)的實部(餘弦)和虛部(正弦)。因此，得到V1＝V1c+jV1sI1＝I1c+jI1s已知，對於整個符號，基波的貢獻(contribution)為v1＝V1ccos(ωst)-V1ssin(ωst)因此，1的計算給出因此獲得第二階(ordre)的複數狀態模型。通過將實部和虛部分開，得到4階實數模型，該模型的狀態變量為V1c，V1s，I1c，I1s然而，如果α被控制，則τ取決於電感中的電流通過零，並且可以由超越公式(équationtranscendante)的解來確定。因此，τ不是僅取決於V1，I1和Il。但是，某些近似法允許將以上系統轉換為真正的狀態模型。為此，足以將表示為上述量的函數。假設信號足夠近似於通過唯一的基波獲得的信號。因此，可以將表示為線電流的基波和電感中電流的基波之間的偏移，即因此，模型的所有參數可以根據V1，I1和Il來確定。TCSC的控制定律在說明書最後的參考文件[1]定義一種根據控制定律控制TCSC的裝置，該裝置使得TCSC的電容器端子處的電壓通過零的時刻近似等距，在一定時間內通過能量傳輸線的電流除了包括基波分量以外還包括次同步分量。第二個現有技術的文件，即參考文件[2]描述了基於滑動模式的更普通理論的控制定律，目的是找到一個允許電壓基波跟隨基準的控制但是該控制定律只在電容狀態下有效。本發明的目的是通過提供新的控制定律來提供一種用於控制電能網絡中的TCSC的系統和方法，該新的控制定律產生該TCSC的晶閘管的觸發時刻並且在電容模式和電感模式中工作一樣好。
發明內容本發明涉及一種用於控制安置在電力傳輸網絡的高壓線上的TCSC的系統，所述系統包括-電壓測量模塊，能夠提取TCSC的端子處的電壓的諧波；-電流測量模塊，能夠提取在所述高壓線中流通的電流的基波的幅度，如有必要，能夠提取在所述高壓線中流通的電流的其它諧波的幅度；-遵循非線性控制定律的調節器，所述調節器在輸入端接收所述電壓測量模塊和所述電流測量模塊的輸出，以及對應於想要在所述TCSC端子處獲得的線電壓基波的參考電壓，並且所述調節器提供等效導納；-用於根據提取算法提取控制角的模塊，所述模塊接收所述等效導納並且提供控制角；其特徵在於，所述系統還包括-用於TCSC的晶閘管的控制模塊，所述控制模塊接收所述控制角以及由給出電流位置的鎖相環提供的零電流基準，並且其特徵在於，所述控制定律為其中滑動表面並且f線性插值函數；V1和V2測得的電壓；V1＊和V2＊參考電壓；和電壓的循跡誤差。有利地具有f(σ)＝k1atan(k2σ)k1＝(R|V2|+δ)其中k1和k2是正調節常數；δ＞0；R＝ωs/f(β0)；β0β0的平衡值；β0控制角；ωs網絡的角頻率。有利地，用於提取角的算法包括表格、模型化或二分法檢索。本發明還涉及一種用於控制安置在電力傳輸網絡的高壓線上的TCSC的方法，所述方法包括以下步驟-電壓測量步驟，能夠提取TCSC的端子處的電壓的諧波；-電流測量步驟，能夠提取在所述高壓線中流通的電流的基波的幅度，如有必要，能夠提取在所述高壓線中流通的電流的其它諧波的幅度；-遵循非線性控制定律的調節步驟，根據電壓測量信號和電流測量信號，以及對應於想要在所述TCSC端子處獲得的線電壓基波的參考電壓，來獲得等效導納；-用於根據角的提取算法提取控制角的步驟，根據所述等效導納，來獲得控制角；其特徵在於，所述方法還包括-用於TCSC的晶閘管的控制步驟，使用所述控制角以及由給出電流位置的鎖相環提供的零電流基準，並且其特徵在於，所述控制定律為其中滑動表面並且f線性插值函數；V1和V2測得的電壓；V1＊和V2＊參考電壓；和電壓的循跡誤差。有利地具有f(σ)＝k1atan(k2σ)k1＝(R|V2|+δ)其中k1和k2是正調節常數；δ＞0；R＝ωs/f(β0)；β0β0的平衡值；β0控制角；ωs網絡的角頻率。有利地，所述控制定律可以由「滑動模式」方法確定。圖1示出了對於抵消率的三個不同的值，根據傳送角的有功功率。圖2示出了TCSC的電路圖。圖3示出了TCSC的根據觸發角的阻抗。圖4示出了在電容模式中的TCSC的工作。圖5示出了在電感模式中的TCSC的工作。圖6示出了在電容模式中的TCSC的電流和電壓曲線。圖7示出了本發明的系統。圖8示出了在現有技術的系統中，根據β角的TCSC的等效導納。圖9示出了在表面σ＝0上的動態性能。圖10至14示出了通過參考文件[2]中定義的控制定律和通過本發明的控制定律獲得的比較結果。具體實施例方式根據本發明的用於控制電力傳輸網絡中的TCSC的系統在圖7中示出。該TCSC設置在高壓線40上，並且包括電容器C、電感L和兩個晶閘管T1和T2。該控制系統39包括-電壓測量模塊41，能夠提取TCSC的端子處的電壓諧波；-電流測量模塊42，能夠提取在所述高壓線中流通的電流的基波幅度，如有必要，能夠提取在所述高壓線40中流通的電流的其它諧波的幅度；-遵循確定的非線性控制定律的調節器43，所述調節器在輸入端接收所述電壓測量模塊41和所述電流測量模塊42的輸出，以及對應於想要在所述TCSC端子處獲得的線電壓基波(諧波1至50Hz)的參考電壓Vref，並且所述調節器提供等效導納；-用於根據角提取算法(例如表格、模型化或二分法研究)提取控制角的模塊44，所述模塊接收所述等效導納並且提供控制角；-用於TCSC的晶閘管T1，T2的控制模塊45，所述控制模塊接收所述控制角以及由給出電流位置的鎖相環46提供的零電流基準。根據本發明的用於控制設置在電力傳輸網絡的高壓線40上的TCSC的方法，所述方法包括以下步驟-電壓測量步驟，能夠提取TCSC的端子處的電壓諧波；-電流測量步驟，能夠提取在所述高壓線中流通的電流的基波的幅度，如有必要，能夠提取在所述高壓線中流通的電流的其它諧波的幅度；-遵循非線性控制定律的調節步驟，根據電壓測量信號和電流測量信號，以及對應於想要在所述TCSC端子處獲得的線電壓基波的參考電壓，來獲得等效導納；-用於根據提取算法提取控制角的模塊44，根據所述等效導納，來獲得控制角；-用於TCSC的晶閘管(T1，T2)的控制步驟，使用所述控制角以及由給出電流位置的鎖相環提供的零電流基準。為了更確切地描述本發明方法，以下將會依次分析現有技術的控制定律以及本發明的第一和第二控制定律。現有技術的控制定律現在，將分析在參考文件[2]中描述的現有技術的控制定律。該控制定律通過使用「滑動模式」理論獲得。專用於控制非線性系統的通過滑動模式的控制被認為針對它的魯棒性質量以及施加於驅動器的限制。這種類型控制的調節(réglage)難以應用於工業。並且，不存在設計通過任何高階滑動模式的控制的系統方法。設計通過滑動模式的控制分為兩個步驟1.使系統處於滿足所期望條件的穩定變化範圍(variétéstable)(到達階段)；2.在如此定義的「表面」上「滑動」直到所要求的平衡(滑動階段)。例如考慮以下的二階系統考慮以下假設·f和g是非線性函數；·g為正。希望使該系統處於平衡。因此，第一步在於構造導致所期望平衡的穩定變化範圍如果x1是穩定的，其中a＞0(或者在複數情況下Re(a)＞0，其中Re＝實部)。因此，可以相對於穩定變化範圍定義坐標，該穩定變化範圍給出一組如以下定義的表面s＝x2+ax1同樣具有因此，以上方程系統在表面s＝0上是穩定的。因此，一旦將系統帶到該表面上，則肯定朝向平衡聚合(converger)。因此，現在應該使該表面吸引(attractive)系統。為此可以使用拉薩爾自變數(argumentsdeLassalle)。考慮以下函數該函數在原點處肯定是零，並且在其它任何地方肯定為正。該函數根據時間的導數為如果對於s＞0，f(x)+g(x)u+ax2＜0對於s＝0，f(x)+g(x)u+ax2＝0對於s＜0，f(x)+g(x)u+ax2＞0則被定義為負。因此如果對於s＞0，u＜β(x)對於s＝0，u＝β(x)，β(x)＝-[f(x)+ax2]/g(x)對於s＜0，u＞β(x)則確保穩定性。這由控制定律u＝β(x)-Ksign(s)來保證。通過應用該控制定律，因此朝向由s＝0定義的表面聚合，導致所期望的平衡。可以使用該滑動模式理論來找到應用於TCSC情況的新的控制(commande)。為了計算該控制，利用TCSC的簡化模型，該簡化模型基於普通模型通過分析線性系統的特徵值，可以驗證電流I的移相器的動態遠遠大於電壓的移相器的動態。因此，系統可以表示為其中Il＝T，V＝[V1，V2]T。β表示導通的半-周期，並且Ceff(β)表示準-穩態的有效電容，並由以下公式給出為了更大的精確度，可以考慮線電流和TCSC中的電壓之間的相移角因此，具有其中此處β0表示準穩態時的半-導通角。為了分離和β0，可以認為是要抑制(amortir)的已知幹擾。因此，執行以下近似法Ceff(β)＝Ceff(β0+φ)在電容區域由於具有因此還可以通過以下方式近似因此，系統方程變為最後一項還可以寫為矩陣K(V，β0)的結構顯示該非線性項在第二行上引起衰減(amortissement)(僅在電容模式中)。為此，在制定控制定律時的工作主要集中在V1的動態中的衰減上。還可以觀察到，K(V，β0)同時取決於系統的狀態和控制。此外，希望通過只考慮Ceff(β0)而不考慮其在K(V，β0)中的影響來提取控制角β0。因此，優選地定義新的控制變量u＝ωsCeff(β0)，並且計算u。然後，可以通過例如二分法檢索推導角β0。如果想要通過同時考慮在K(V，β0)和Ceff(β0)上的效應來獲得角β0，則過程變得及其複雜。為了方便設計控制系統的過程，同時去除項K(V，β0)V中的控制信號的影響，考慮該項在平衡點處的估值，這允許獲得以下線性項其中，K是正的半-限定(semi-définie)的矩陣，常量是β0是β0的平衡值。還注意到R＝ωs|f(β0)|。系統最終簡化為或現在，可以通過更傳統的方式來計算控制定律，因為衰減在模型中清楚地顯現出來。為了計算控制定律，此處的目標是找到u，並且隨後找到β0，使得V＝[V1，V2]T跟隨基準假設線電流為正弦並且被表示為il(t)＝|il|sin(ωst)，其中，參考在該方法中，定義一個表面，該表面是狀態的線性組合，然後證明該表面包括所期望的平衡點，並且證明在該表面上出發的所有軌跡都朝平衡點會聚。因此，通過使用Lyapunov函數，足以使如此定義的表面是有吸引力的(attractive)。通過以下方式定義表面其中如此的表面表示狀態變量上的誤差和。因此，希望朝向對應於零誤差和的表面σ*＝0會聚。因此，考慮二次函數該函數H根據時間的導數為在已知線電流幅度的情況下，可以使用以下控制系統其中，f是諸如σf(σ)＜0，f(0)＝0.的函數。因此，獲得對於f，可以選擇「符號」函數的近似法f(σ)＝-k1atan(k2σ)其中，k1和k2是正調節常量(constantesderéglage)。通過應用以上的控制u，因此可以使表面σ＝0有吸引力。為此，應該通過找尋合適的增益k1和k2使的表達式為負，k2僅用於「弄平」ο周圍的符號函數。因此，無論項取什麼值，通過選擇合理的k1值，可以使得保持為負。一旦實現表面，保持驗證在該表面上的系統性能，以便確保朝向平衡點引導。因此，分析在該表面上的系統動態。在該表面上，控制u變為通過該控制，被限定到σ＝0的的動態為對於獲得該動態的平衡，並且給出這直接地導致(用(.)表示(.)的平衡值)。因此，除了點(0，0)以外，找到第二個平衡點。然而，的動態表示點(0，0)是系統唯一的普通平衡點，因為一旦V2不等於0，該動態就進入(amèneà)原點。通過限定在電容狀態，因此具有u＞0，如圖8所示。因此，當V2＜0時，方程表示反之，當V2＞0時，具有因此，可以得出結論一旦在表面σ＝0上，控制u就導致所期望的平衡點，如圖9所示。無論是對於魯棒性還是對於動態，該控制被證實是最有效的，然而，對於允許工作在電感模式的k1和k2，沒有一個調節可以被找到。事實上，如更上面已經描述的，該控制只在電容狀態是有效的。在電感狀態時，具有u＜0，並且以上應用的推理不再有效。事實上看到，一旦在平面上，該控制不導致它的平衡狀態，因為現在，當V2＜0時，方程使得並且相反地，當V2＞0時，具有本發明的目的在於將該控制定律擴展到電感領域。本發明的控制定律在以上的工作模式中，問題來自，在電感模式時，當V2＞0時，減小，相反地當V2＜0時，增大。如果更改表面s，以便將其安置在圖9中的平面的象限I和III中，則系統在平面上的動態性能與在電容模式時相同，控制趨向於平衡點。因此，採用與電容模式同樣的推理，這次，假定保持和以前相同的Lyapunov函數這次導數變為因此，要使用的控制u為因此，的表達式變為通過與以前同樣的方式，通過在增益上操作函數f(σ)，可以使該表達式為負。因此，可以在該新的表面上分析系統的動態。在該平面上，控制u變為通過該控制u，限定到σ＝0的的動態為因此，原點變為唯一的平衡點。如圖8所示，u＜0。因此，當V2＜0時，方程使得並且相反地，當V2＞0時，因此可以得出結論一旦在平面σ＝0上，控制u確實趨向於所期望的平衡點。在討論普通情況(即，電容+電感)時，因此可以考慮以下的滑動表面Lyapunov函數的導數的一般形式為可以寫成控制u為因此，現在已經表達了既工作在電容模式也工作在電感模式的控制定律。現在希望方便調節並且最優化已建立的控制定律。本發明的控制定律的最優化Lyapunov函數的導數的一般形式為現在，將會計算k1的值，該值允許項k1atan(k2σ)抵消項使得這兩項的和保持為負無論和V2是什麼，那麼然而，函數atan(k2σ)僅是函數sign(σ)的近似值，因此，獲得如果σ＞0，則-k1+sign(V1*)RV2＜0，如果σ＞0，則k1+sign(V1*)RV2＞0。因此，選擇可變增益k1＝(R|V2|+δ)是足夠的，其中δ＞0，以便使漸進原點穩定，即使得表面σ＝0有吸引力。圖10至14示出了通過諸如參考文件中[2]定義的現有技術的控制定律以及通過本發明的控制定律獲得的比較結果。因此，圖10示出了在電容模式時獲得的無諧波工作，其中-曲線I表示參考信號；-曲線II通過參考文件[2]的控制定律獲得；-曲線III表示根據本發明的最佳控制定律。如在這些曲線上清晰可見地，本發明的控制定律的動態大於參考文件[2]的控制定律的動態。圖11示出了在電感模式時本發明的控制定律的普及化(généralisation)，其中，在電容模式時，在0至0.9秒之間工作，在電感模式時，在0.9至2秒之間工作。曲線II表示本發明的控制定律，其在TCSC的整個工作範圍內(電容模式和電感模式)普及參考文件[2]中描述的控制定律。曲線III表示通過本發明的最佳控制定律(通過可變增益)獲得的結果。圖12示出了包括諧波的線電流(30％諧波3，20％諧波5，10％諧波7)。因此，圖13示出了在電容模式時通過如此線電流的工作。在與通過參考文件[2]獲得的曲線II比較後，可見本發明的最佳控制定律(曲線III)能夠減小靜態誤差並且改善動態(更快地會聚)。圖14示出了在兩個工作模式上通過如此的線電流的工作。曲線II表示本發明的控制定律，其在TCSC的整個工作範圍內普及參考文件[2]中描述的控制定律。可見，在大諧波率的情況下，在電感模式中獲得的性能不可接受。相反地，通過如曲線III所示的本發明的最佳控制定律(可變增益)獲得非常令人滿意的工作。參考文獻US5801459G.Escobar，A.Stankovic，P.Mattavelli，R.Ortega，″OnthelinearcontrolofTCSC″(IEEEPortoTechConference，September10-13，2001，Porto)。權利要求1.一種用於控制安置在電力傳輸網絡的高壓線(40)上的TCSC的系統，所述系統包括-電壓測量模塊(41)，能夠提取TCSC的端子處的電壓的諧波；-電流測量模塊(42)，能夠提取在所述高壓線中流通的電流的基波的幅度，如有必要，能夠提取在所述高壓線中流通的電流的其它諧波的幅度；-遵循非線性控制定律的調節器(43)，所述調節器在輸入端接收所述電壓測量模塊和所述電流測量模塊的輸出，以及對應於想要在所述TCSC端子處獲得的線電壓基波的參考電壓，並且所述調節器提供等效導納；-用於根據提取算法提取控制角的模塊(44)，所述模塊接收所述等效導納並且提供控制角；其特徵在於，所述系統還包括-用於TCSC的晶閘管(T1，T2)的控制模塊(45)，所述控制模塊接收所述控制角以及由給出電流位置的鎖相環(46)提供的零電流基準，並且其特徵在於，所述控制定律為其中滑動表面並且f線性插值函數；V1和V2測得的電壓；V1*和V2*參考電壓；和電壓的循跡誤差。2.根據權利要求1所述的系統，其中，用於角的所述提取算法包括表格、模型化或二分法檢索。3.根據權利要求1所述的系統，其中，具有f(σ)＝k1atan(k2σ)k1＝(R|V2|+δ)其中k1和k2是正調節常數；δ＞0；R＝ωs/f(β0)；β0β0的平衡值；β0控制角；ωs網絡的角頻率。4.一種用於控制安置在電力傳輸網絡的高壓線(40)上的TCSC的方法，所述方法包括以下步驟-電壓測量步驟，能夠提取TCSC的端子處的電壓的諧波；-電流測量步驟，能夠提取在所述高壓線中流通的電流的基波的幅度，如有必要，能夠提取在所述高壓線中流通的電流的其它諧波的幅度；-遵循非線性控制定律的調節步驟，根據電壓測量信號和電流測量信號，以及對應於想要在所述TCSC端子處獲得的線電壓基波的參考電壓，來獲得等效導納；-用於根據角的提取算法提取控制角的步驟，根據所述等效導納，來獲得控制角；其特徵在於，所述方法還包括-用於TCSC的晶閘管(T1，T2)的控制步驟，使用所述控制角以及由給出電流位置的鎖相環提供的零電流基準，並且其特徵在於，所述控制定律為其中滑動表面並且f線性插值函數，V1和V2測得的電壓，V1＊和V2＊參考電壓，和電壓的循跡誤差。5.根據權利要求4所述的方法，其中，用於角的所述提取算法通過使用表格、模型化或者二分法檢索獲得。6.根據權利要求4所述的方法，其中，所述控制定律根據滑動模式方法確定。7.根據權利要求4所述的方法，其中，具有f(σ)＝k1atan(k2σ)k1＝(R|V2|+δ)其中k1和k2是正調節常數；δ＞0；R＝ωs/f(β0)；β0β0的平衡值；β0控制角；ωs網絡的角頻率。全文摘要本發明涉及一種用於控制安置在電力傳輸網絡的高壓線(40)上的TCSC的系統和方法。該系統包括電壓測量模塊(41)；電流測量模塊(42)；遵循非線性控制定律的調節器(43)，該調節器在輸入端接收電壓測量模塊和電流測量模塊的輸出，以及對應於想要在TCSC端子處獲得的電壓基波的參考電壓；用於根據提取算法提取控制角的模塊(44)；用於TCSC的晶閘管(T1，T2)的控制模塊(45)，該控制模塊接收由給出電流位置的鎖相環(46)提供的零電流基準。文檔編號H02J3/18GK101675568SQ200880013629公開日2010年3月17日申請日期2008年4月22日優先權日2007年4月24日發明者阿卜杜勒卡裡姆·本希伊布,澤格·普蘭,揚妮克·魏勒申請人:阿海琺輸配電股份公司