柔性直流輸電系統(tǒng)的內(nèi)模解耦控制研究

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1、第39卷第1期四川電力技術(shù)V01．39．No．12016年2月SichuanElectricPowerTechnologyFeb．。2016柔性直流輸電系統(tǒng)的內(nèi)模解耦控制研究褚正超。張英敏，李興源(四川大學(xué)電氣信息學(xué)院，四川成都610065)摘要：基于電壓源型換流器的直流輸電技術(shù)作為一種新型高壓直流輸電技術(shù)，具有很多技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和廣闊的應(yīng)用前景。在d—q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，電壓源換流器的直流輸電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有功電流和無功電流存在耦合，利用內(nèi)?？刂圃韺﹄娏鲀?nèi)環(huán)進(jìn)行解耦，實現(xiàn)了有功功率和無功功率的獨(dú)立控制，設(shè)計了電流內(nèi)環(huán)控制器，并且給出了控制器參數(shù)整定的依據(jù)指標(biāo)。Matlab數(shù)字仿真結(jié)果表明，該方法可

2、以較好地實現(xiàn)有功和無功的解耦控制，具有較好的動態(tài)品質(zhì)和魯棒性，驗證了控制策略的正確性和有效性。關(guān)鍵詞：電壓源型換流器；內(nèi)?？刂?；電流解耦；動態(tài)品質(zhì)Abstract：AsanewtypeofHVDCtechnologybasedonvoltagesourceconverter，VSC—HVDChasmanytechnicaladvantagesandbroadapplicationprospects．AmathematicalmodelofVSC—HVDCsystemind—qsynchronousrotatingcoordinatesys-temisdescribed，buttheactive

3、currentandthereactivecurrentarecoupling．Theinternalmodelcontrolprincipleisusedtoachieveadecouplingofthecurrentinnerloopandtheindependentcontrolofactiveandreactivepower，theinnercurrentloopcontrollerisdesignedandthebasisindicatorsofcontrollerparametersettingareven．ThesimulationresultswithMaflabshowtha

4、ttheproposedmethodcanachievedecouplingcontrolofactiveandreactivepowerandhavegooddynamicqualityand1"O-bustness，whichverifiesthecorectnessandvalidityofthecontrolstrategy．Keywords：voltagesourceconve~er；internalmodelcontrol；currentdecoupling；dynamicquality中圖分類號：721．1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1003—6954(2016)01—0012—06

5、但未給出內(nèi)模控制器參數(shù)整定的依據(jù)指標(biāo)。0前言新型直流輸電技術(shù)控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制器，即電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)，其中電壓外環(huán)控制器跟基于電壓源型換流器的高壓直流輸電技術(shù)蹤系統(tǒng)級控制器參考信號，產(chǎn)生內(nèi)環(huán)控制器參考信(VSC—HVDC)能工作于無源逆變，沒有傳統(tǒng)直流號，電流內(nèi)環(huán)實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流的波形和相位控制。由輸電對電源的依賴，不存在換相失敗的缺陷，并能夠于控制系統(tǒng)呈現(xiàn)強(qiáng)烈的非線性耦合特性，首先要對實現(xiàn)有功和無功的獨(dú)立控制及功率的四象限運(yùn)行，其進(jìn)行解耦，利用內(nèi)模控制原理對電流內(nèi)環(huán)解耦，實能夠起到STATCOM的作用，廣泛應(yīng)用于可再生能現(xiàn)有功功率和無功功率的獨(dú)立控制，并且給出了具源并網(wǎng)、分布式并網(wǎng)發(fā)電、孤

6、島供電、城市供電等領(lǐng)體的內(nèi)環(huán)控制器設(shè)計方法以及內(nèi)?？刂破鲄?shù)整定域一。的依據(jù)指標(biāo)。內(nèi)?？刂浦挥袨V波器時間常數(shù)，因而文獻(xiàn)[3]分析了VSC—HVDC的穩(wěn)態(tài)模型，并控制器參數(shù)整定簡單。仿真結(jié)果表明所設(shè)計的控制提出基于PI的非線性控制器，但該模型給出的相關(guān)器具有較好的動態(tài)品質(zhì)，在系統(tǒng)發(fā)生干擾時具有較物理量間的關(guān)系較為復(fù)雜，且控制器參數(shù)不易確定。好的魯棒性和抗干擾能力。文獻(xiàn)[4]提出對直流電壓的非線性控制策略，實現(xiàn)了功率解耦和對正弦脈寬調(diào)制(SPWM)較好的控1VSC—HVDC原理及數(shù)學(xué)模型制，但未對功率控制進(jìn)行深入的討論。文獻(xiàn)[9—1O]提出運(yùn)用內(nèi)模原理設(shè)計VSC—HVDC的控制器，圖1為VSC—H

7、VDC換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。基金項目：國家自然科學(xué)基金項目(51037003)；國家電網(wǎng)公司大電圖1中，R和￡為系統(tǒng)等效電抗和損耗電阻；C網(wǎng)重大專項資助項目課題SGCC—MPLGO01—027—2012)；國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)為直流側(cè)電容；U。Ub和。為網(wǎng)側(cè)三相電壓；U、(2013CB228204)·12·第39卷第1期四川電力技術(shù)Vo1．39。No．12016年2月SichuanE