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研究生: 黃昶綸
CHANG-LUN HUANG
論文名稱: 靜態同步補償器之非線性控制研究
Study on Nonlinear Control of Static Synchronous Compensators
指導教授: 郭永麟
Yong-Lin Kuo
口試委員: 徐勝均
Sheng-Dong Xu
楊振雄
Cheng-Hsiung Yang
石大明
Ta-Ming Shih
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 自動化及控制研究所
Graduate Institute of Automation and Control
論文出版年: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 108
中文關鍵詞: 靜態同步補償器順滑模式反向後推法T-S Fuzzy
外文關鍵詞: Static Synchronous Compensator (STATCOM), Sliding Mode Control, Backstepping Control, T-S Fuzzy Control
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隨著環保意識的抬頭,國際上各國對於能源的重視越來越高,尤其是電力,在這高科技的社會中已經是不可或缺的。因此有效提供穩定的電力到負載端,為供電者最基本的方針。因此本文採用目前使用率最高的靜態同步補償器(Static Synchronous Compensator, STATCOM),來作為電力系統因為損耗產生的虛功率補償。
考量靜態同步補償器為非線性系統,因此從眾多非線性控制法則中,挑選出三種常用的方法,分別為順滑模式(Sliding mode)、反向後推法(Backstepping)、T-S Fuzzy三種非線性控制。將這三種控制法則應用於靜態同步補償器中,並透過模擬軟體MATLAB對系統以及控制法則加以模擬分析比較,並確認此虛功率補償系統可以穩定運行;也驗證三種控制法則的控制器設計原理,比較三種控制法則的控制能力。


With the rise of environmental awareness, many countries pay more attention on energy resources, especially for electricity, because it is already indispensable in the high-tech society. Therefore, it is the most basic policy to effectively provide stable power to the load side. This thesis adopts the most popular device, called a static synchronous compensator (STACOM), to obtain the reactive compensation due to the power loss in the electrical system.
Since a STATCOM is a nonlinear system, one selects three commonly used control theories, the sliding mode control, the backstepping control, and the T-S fuzzy control in the numerous nonlinear control theories, which are applied to a STACOM. The software MATLAB is utilized to simulate the controlled STACOM. In this thesis, the three control laws are verified by the STACOM application. Besides, the simulation results are compared to each other in order to show the control performances. Furthermore, the reactive power compensations in the stable operation can be confirmed.

摘要………………………………………………………………………….…………. I Abstract………………………………………………………………………………… II 目錄………………………………………………………………………………………………III 圖目錄……………………………………………………………………………………………VI 表目錄………………………………………………………………………………………………X 第一章 緒論………………………………………………………………………1 1-1文獻回顧……………………………………………………………………………………1 1-2模擬類型與種類………………………………………………………………………2 1-3本文貢獻………………………………………………………………………………………2 1-4論文內容概述………………………………………………………………………………3 第二章 靜態同步補償器……………………………………………………4 2-1基本知識介紹…………………………………………………………4 2-2彈性交流輸電系統………………………………………………7 2-3靜態同步補償器動作原理…………………………………10 2-4靜態同步補償器模型一………………………………………12 2-5靜態同步補償器模型二………………………………………15 2-6靜態同步補償器模型一、模型二差異…………20 第三章 控制器設計………………………………………………………………22 3-1 順滑模式控制器設計…………………………………………………….………22 3-1-1順滑模式控制簡述……………………………………………22 3-1-2順滑模式控制理論……………………………………………22 3-1-3指數趨近律…………………………………………………………25 3-1-4順滑模式控制應用於靜態同步補償器(模型一)………………26 3-1-5順滑模式控制應用於靜態同步補償器(模型二)………………30 3-1-6順滑模式控制參數設計…………………………………......……………32 3-2 反向後推法………………………………………..……………….….....…………32 3-2-1反向後推法控制簡介……………………………………....……..…………32 3-2-2李亞普諾夫函數………………………………………….……….………………………32 3-2-3反向後推法原理…………………………………………....……..………………34 3-2-4反向後推法控制應用於靜態同步補償器(模型一)……….…38 3-2-5反向後推法控制應用於靜態同步補償器(模型二)……….…41 3-3 T-S Fuzzy 控制…………………………………………………....……..………43 3-3-1 T-S Fuzzy控制簡介…………………………...…………….………………43 3-3-2 T-S Fuzzy原理………………………………………..…….…….………………43 3-3-3 T-S Fuzzy應用於靜態同步補償器(模型一)……………..48 3-3-4 T-S Fuzzy應用於靜態同步補償器(模型二)…………….…54 第四章 模擬與數值分析………………………………….……………...………………………………60 4-1 模擬參數值……………………………………….…………...……………………………60 4-2 靜態同步補償器與順滑模式控制之模擬與分析.……………..61 4-2-1 模型一…………………………...…………………………….……………………………61 4-2-2 模型二…………………………...………………………….………………………………66 4-3 靜態同步補償器與反向後推法控制之模擬與分析.……………72 4-3-1 模型一…………………………...………………………….………………………………72 4-3-2 模型二…………………………...………………………….………………………………77 4-4 靜態同步補償器與T-S Fuzzy控制之模擬與實驗….…………83 4-4-1 模型一…………………………...…………….……………………………………………83 4-4-2 模型二…………………………...…………….……………………………………………84 4-5 順滑模式、反向後推法與T-S Fuzzy控制之比較……...…95 第五章 結論與未來研究方向…………………………………….…………...………………………99 5-1 結論……………………………………………………….…………...……………………………99 5-2 未來研究方向…………………………………………….……...………………………100 參考文獻……………………………………………………………….………….………………………………………………101 附錄………………………………………………………………………………….……………………………………………………106

[1]李守富,2011,基於適應性法則之三階層中性點箝位靜態同步虛功率補償器設計,碩士論文,電機工程學系,國立中山大學,高雄,台灣。
[2]余成波、胡曉倩、徐霞,2007,動控制原理,清華大學出版社,北京。
[3]李树卿,史建立,李世作,張志斌,2009,基於三相電壓型逆變器STATCOM
的研究,電氣開關期刊,電氣工程學院,廣西大學,南寧。
[4]夏正龍、史麗萍、陳麗兵、楊曉冬,2013,基於LCL濾波器的中高壓鏈式
STATCOM參數設計,煤炭學報,信息與電氣工程學院,中國礦業大學,江蘇,徐州。
[5]Liqun Xing, 2003, "A Comparison of Pole Assignment & LQR Design Methods for Multivariable Control for STATCOM.", Master Thesis , Mechanical Engineering, FLORIDA STATE UNIVERSITY,USA.
[6]Xiaojuan Sun, and Xiaohua Feng, 2014, "Design and Simulation of a New Sliding Mode Controller for STATCOM Based Wind Farm.", International Journal of Control and Automation :45-54.
[7]李鋼、胡欠欠,2010,DSTATCOM 的 RBF 網路滑模變結構控制研究,中國科技論文期刊,信息與電氣工程學院,中國礦業大學,江蘇,徐州。
[8]常鲜戎、王辉雲、曹尚,2013,DSTATCOM 的滑模變結構控制研究,電力電子技術期刊,第47卷第9期: 41-42。
[9]陳俊豪,2009,降壓型直流電源轉換器之適應性步階迴歸順滑模式控制,碩士論文,電機工程學系,國立東華大學,花蓮,台灣。
[10]陳永平,2006,可變結構控制設計,全華科技圖書,台北。
[11]楊俊華、吳捷,2002,反步方法原理及在非线性鲁棒控制中的應用, 控制與策期刊,第17卷: 641-647.
[12]C. Zhang, Z. Aimin, Z. Hang, W. Nan, R. Zhigang, J. Huang, and G. Yingsan, 2014, "An advanced adaptive backstepping control method for STATCOM." In Control and Decision Conference (2014 CCDC), The 26th Chinese (pp. 1822-1827). IEEE.
[13]Moutabir A., Abdelmounim E., Aboulfatah M., and Abouloifa A., 2014,
"Backstepping control design of a DC-DC converter-DC machine association.", In Multimedia Computing and Systems (ICMCS), 2014 International Conference on (pp. 1613-1618). IEEE.
[14]鄒彪、王杰. ,2011,静止同步補償装置与發電機勵磁的無源協調反步控制設計.電網技術期刊,第35卷第3期: 74-79.
[15]吳杰、王志新、王國、陸賢鋒、鄒建龍,2013,電壓源型直流輸電變流器系統中電網側變流器的反步法控制,控制理論與應用期刊,第30卷第11期 : 007
[16]山炳,2006,基於反步法的交流電機控制研究,碩士論文,電力系統及
自動化,青島大學,山東。
[17]茅靖峰、孫玉坤、王德明、楊建寧,2007,靜止同步補償器非線性變增益 PI 控制,農業機械學報,第38卷第5期:177-180
[18]孫建中,2005,Takagi-Sugeno模糊控制器設計之研究,博士論文,電機工程學系,國立中央大學,桃園,台灣。
[19]張明光,2003,使用基因演算法設計離散性 T-S 模糊控制器實現輪型行動機器人之軌跡控制,電機工程學系,國立 中央大學,桃園,台灣。
[20]C. S. Tseng, B. S. Chen, and H. J Uang, 2001, " Fuzzy tracking control design for nonlinear dynamic systems via TS fuzzy model." Fuzzy Systems, IEEE Transactions on, 9(3), 381-392.
[21]Mohagheghi S., Harley, R. G., and Venayagamoorthy G. K., 2004, "Modified Takagi-Sugeno fuzzy logic based controllers for a static compensator in a multi machine power system." In Industry Applications Conference, 2004. 39th IAS Annual Meeting. Conference Record of the 2004 IEEE (Vol. 4, pp. 2637-2642). IEEE.
[22]Mehran K., 2008, "Takagi-SugenoFuzzy Modeling for Process Control.
"Industrial Automation, Robotics and Artificial Intelligence (EEE8005), School of Electrical, Electronic and Computer Engineering, Newcastle University.
[23]厲虹、鄒奎,2013,基於 TS 模糊模型的 3D 剛體擺姿態控制, 控制與決策期刊,第28卷第12期:1786-1790
[24]吳添保,1989,基本電學. 全華科技圖書,台北。
[25]梁賢達、黃惠容,電工機械II,台科大出版社,台北。
[26]姜齊榮、王強、韓英鐸,1999,ASVG的建模與控制,清華大學學報,自然
科學版,第37卷第7期:21-25
[27]Shu-Jen Tsai, Steven, and Yun Chang, 2008, "Dynamic and unbalance voltage compensation using STATCOM." Power and Energy Society General Meeting-Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, 2008 IEEE. IEEE
[28]Hingorani N. G., and Gyugyi L., 2000, "Understanding FACTS": concepts and technology of flexible AC transmission systems. Wiley-IEEE press.
[29]K. Wang, and M. L. Crow, 2011, "Power system voltage regulation via STATCOM internal nonlinear control." Power Systems, IEEE Transactions on,26(3), 1252-1262.
[30]唐傑、鄧志勇、楊志紅,2010,狀態 PI 調節器在 D-STATCOM 雙閉環控制中的應用,中南大學學報,自然科學版 第41卷第6期: 2282-2287.
[31]Y. P. Chen, and W. C. Her, 1992, "Bang-bang controller design for servomechanisms using the sliding-mode theory.” In Intelligent Control and Instrumentation, 1992. SICICI'92. Proceedings., Singapore International Conference on (Vol. 1, pp. 312-316). IEEE.
[32]陳建宏,2010,逼近速率可調之離散型順滑模態控制器設計,碩士論文,電
機學院,國立交通大學,新竹,台灣。
[33]張翔、王德石、李景熹,2008,滑模控制器趨近律模擬研究,微處理機期刊,
第29卷第一期:80-81。
[34]Jinkun Liu, and Xinhua Wang, 2012, "Advanced sliding mode control for mechanical systems." CRC Press, USA.
[35]Jiang Kun, Jinggang Zhang, and Zhimei Chen, 2002, "A new approach for the sliding mode control based on fuzzy reaching law." Intelligent Control and Automation, 2002. Proceedings of the 4th World Congress on. Vol. 1. IEEE
[36]賴柏洲,2006,基本電學,全華圖書科技圖書股份有限公司,台北,台灣。.
[37]單翀皞、王奔、陳丹、錢碧甫、張喜海,2010,基於滑模控制理論的STATCOM 無功補償控制策略研究,電力系統保護與控制期刊, 第18期:150-154.
[38]Britting Kenneth R., 2010, "Inertial navigation systems analysis." ,Artech House, Boston.
[39]J. H. Yang, J. Wu, and Y. M. Hu, 2002, "Backstepping method and its applications to nonlinear robust control." Control and Decision, 17(SUPP), 641-647.
[40]董景新,2003,控制工程基礎,清華大學出版社有限公司,北京。
[41]吳東益,2007,以 LMI 為基礎的主動式電力濾波器之TS模糊控制器設計
碩士論文,電機工程學系,國立中央大學,桃園,台灣。
[42]Mehran Kamyar., 2008, "Takagi-Sugeno Fuzzy Modeling for Process
Control." Industrial Automation, Robotics and Artificial Intelligence (EEE8005), School of Electrical, Electronic and Computer Engineering, Newcastle University, England.
[43]Tanaka Kazuo, and Hua O. Wang, 2004, "Fuzzy control systems design and analysis": a linear matrix inequality approach. John Wiley & Sons.
[44]練光祐,2003,模糊控制之全域穩定分析與追蹤控制,電機工程學系,中
原大學,桃園,台灣。

無法下載圖示 全文公開日期 2020/07/21 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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