技術(shù)特征：

1.一種盾構(gòu)機(jī)全自動(dòng)混合型無(wú)功功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：DSP控制器、模糊PI解耦控制器、電容器循環(huán)控制器、無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、供電母線，所述無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)包括靜止無(wú)功補(bǔ)償器(TATCOM)和晶閘管投切電容器組(TSC組)，所述DSP控制器分別與模糊PI解耦控制器和電容器循環(huán)控制器連接，所述模糊PI解耦控制器和電容器循環(huán)控制器與無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)連接，所述無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)與供電母線連接，供電母線與DSP控制器之間連接有電壓互感器和電流互感器，所述電壓互感器和電流互感器并聯(lián)。

2.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)全自動(dòng)混合型無(wú)功功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)，其特征在于，所述靜止無(wú)功補(bǔ)償器(TATCOM)和晶閘管投切電容器組(TSC組)并聯(lián)，所述晶閘管投切電容器組(TSC組)由多個(gè)晶閘管投切電容器并聯(lián)構(gòu)成。

3.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)全自動(dòng)混合型無(wú)功功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP控制器的一個(gè)輸出端與電容器循環(huán)控制器的輸入端電性連接，另一個(gè)輸出端與模糊PI解耦控制器的輸入端電性連接。

4.如權(quán)利要求3所述的盾構(gòu)機(jī)全自動(dòng)混合型無(wú)功功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電容器循環(huán)控制器的輸出端與晶閘管投切電容器組(TSC組)的輸入端電性連接。

5.如權(quán)利要求3所述的盾構(gòu)機(jī)全自動(dòng)混合型無(wú)功功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)，其特征在于，所述模糊PI解耦控制器的輸出端與靜止無(wú)功補(bǔ)償器(TATCOM)的輸入端電性連接。

6.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)全自動(dòng)混合型無(wú)功功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)，其特征在于，所述供電母線的一個(gè)輸出端與電壓互感器的輸入端電性連接，另一個(gè)輸出端與電流互感器的輸入端電性連接，所述電壓互感器和電流互感器的輸出端與DSP控制器的輸入端電性連接。

7.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)全自動(dòng)混合型無(wú)功功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)與供電母線之間設(shè)有開(kāi)關(guān)柜。

8.一種如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)全自動(dòng)混合型無(wú)功功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，該盾構(gòu)機(jī)全自動(dòng)混合型無(wú)功功率補(bǔ)償控制方法包括以下步驟：

a)DSP控制器對(duì)電網(wǎng)中的無(wú)功信息進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)到的電網(wǎng)中需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功量，判斷出盾構(gòu)機(jī)全自動(dòng)混合型無(wú)功功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)的離散子系統(tǒng)中電容器投切的決策信息以及靜止無(wú)功補(bǔ)償器(TATCOM)補(bǔ)償電流的期望值；

b)確定晶閘管投切電容器組(TSC組)補(bǔ)償容量大小及靜止無(wú)功補(bǔ)償器(TATCOM)補(bǔ)償容量，即確定投切電容器投切組數(shù)，計(jì)算出靜止無(wú)功補(bǔ)償器(TATCOM)期望輸出電流值，給晶閘管投切電容器組(TSC組)投切信號(hào)以及給靜止無(wú)功補(bǔ)償器(TATCOM)的補(bǔ)償電流提供定值；

c)靜止無(wú)功補(bǔ)償器(TATCOM)采用固定參考無(wú)功電流模式，接收無(wú)功智能控制級(jí)模糊PI解耦控制器產(chǎn)生PWM信號(hào)，并將輸出電流反饋給DSP控制器，形成一個(gè)電流閉環(huán)。

9.如權(quán)利要求8所述的盾構(gòu)機(jī)全自動(dòng)混合型無(wú)功功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述模糊PI解耦控制器將模糊控制與PI控制結(jié)合，模糊控制器在線調(diào)節(jié)PI控制器的參數(shù)，獲得靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，以提高靜止無(wú)功補(bǔ)償器(TATCOM)的響應(yīng)速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性；由于有功和無(wú)功控制通道存在耦合現(xiàn)象，通過(guò)模糊PI控制后，再進(jìn)行解耦控制，使有功電流和無(wú)功電流得到獨(dú)立控制，提高了控制精度；DSP控制器提供無(wú)功電流期望值和直流側(cè)電容電壓的指令值，兩者經(jīng)模糊調(diào)節(jié)器和PI控制器后，分別得無(wú)功電流和有功電流，通過(guò)限幅單元后進(jìn)行解耦，經(jīng)dq/abc變換后輸PWM信號(hào)給靜止無(wú)功補(bǔ)償器(TATCOM)；

PI控制器的作用，可表示為：

$i\left(n\right)=K_p\[e\left(n\right)+\frac{T}{K_i}\underset{i=0}{\overset{n-1}{\Σ}}e\left(i\right)\]---\left(1\right)$

式中，e(n)為第n個(gè)采樣時(shí)刻控制器的輸入量(偏差量)；i(n)、i(n-1)分別為第n個(gè)和第n-1個(gè)采樣時(shí)刻控制器的輸出量(控制量)；T為采樣周期；K_i為積分時(shí)間常數(shù)；K_p為比例增益；

由式(1)可得，控制器i(n)和i(n-1)之間的增量公式為：

$\mathrm{\Δ}i\left(n\right)=i\left(n\right)-i(n-1)=K_P\[e\left(n\right)-e(n-1)+\frac{T}{K_i}e(n-1)\]---\left(2\right)$

Δe＝e(n)-e(n-1) (3)

模糊控制器根據(jù)不同的輸入e、e_c計(jì)算出ΔK_P、ΔK_i，從而實(shí)現(xiàn)PI參數(shù)的調(diào)整，即

$\left\{\begin{array}{c}{K}_P=K_P^{*}+{\mathrm{\ΔK}}_P\\ K_i=K_i^{*}+{\mathrm{\ΔK}}_i\end{array}\right.---\left(4\right)$

采用Ziegler-Nichols方法求解和以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的預(yù)整定。

10.如權(quán)利要求9所述的盾構(gòu)機(jī)全自動(dòng)混合型無(wú)功功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，模糊控制器的輸入、輸出變量都是精確量，模糊推理是針對(duì)模糊量進(jìn)行的，控制器首先對(duì)輸入量進(jìn)行模糊化處理，將輸入、輸出變量的語(yǔ)言值均分為7個(gè)語(yǔ)言值，即{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，采用三角形隸屬度函數(shù)，模糊量e、e_C論域?yàn)閧-66}，具體方法如下；

(1)當(dāng)|e|較大，即e∈{NB,PB}時(shí)，為使系統(tǒng)具有較好的快速跟蹤性能，保證K_p,較大，同時(shí)為避免系統(tǒng)響應(yīng)出現(xiàn)較大的超調(diào)，應(yīng)對(duì)K_i加以限制，通常取K_i＝0；

(2)當(dāng)|e|處于中等大小，即e∈{NM,PM}時(shí)，為避免系統(tǒng)響應(yīng)出現(xiàn)較大的超調(diào)，K_p應(yīng)取得小些，K_i的取值可以適當(dāng)增大；

(3)當(dāng)|e|取較小，e∈{NS,0,PS}時(shí)，為使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定，凡應(yīng)進(jìn)一步減小，K_p應(yīng)取適當(dāng)值，并隨K_i減小而增大，以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度；

(4)同時(shí)考慮Δe的因素，當(dāng)e和Δe的變化方向相同時(shí)，輸出向偏離穩(wěn)定值方向變化，應(yīng)適當(dāng)增大K_p，反之適當(dāng)減小K_p；

對(duì)輸入的e和Δe，在取得相應(yīng)的語(yǔ)言值后，根據(jù)整定規(guī)則表，并經(jīng)公式法模糊決策，分別得出兩個(gè)修正參數(shù)ΔK_P、ΔK_i的模糊量；本系統(tǒng)采用重心法求取輸出量的精確值，則由式(4)可得

$\left\{\begin{array}{c}{K}_P=K_P^{*}+\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_j(e,\mathrm{\Δ}e){\mathrm{\ΔK}}_{Pj}}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_j(e,\mathrm{\Δ}e)}\\ K_i=K_i^{*}+\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_j(e,\mathrm{\Δ}e){\mathrm{\ΔK}}_{ij}}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_j(e,\mathrm{\Δ}e)}\end{array}\right.$

控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)模糊邏輯規(guī)則的結(jié)果處理、查表和運(yùn)算，完成對(duì)參數(shù)的在線自整定；其中，ΔK_P，ΔK_i論域設(shè)為[-3，-2，-1，0，1，2，3]。