[發明專利]一種基于Clark變換的VSC-HVDC系統控制器設計方法

有效

• 申請號: 201710520817.5
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107171355B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 劉洪波;邸睿
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

本發明是一種基于Clark變換的VSC?HVDC系統控制器設計方法，其特點是，包括：根據基爾霍夫定律得出在abc坐標系下的相微分模型，根據在abc坐標系下的相微分模型得出abc坐標系下的均值模型，根據abc坐標系下的均值模型經過clark變換得到αβ坐標系下的均值模型，根據αβ坐標系下的均值模型得到αβ坐標系下的小信號模型，根據αβ坐標系下的小信號模型設計出VSC?HVDC系統內環控制器、外環有功功率控制器和外環直流電壓控制器。具有科學合理，運行穩定，精度高，控制效果佳，適用性強等優點。

技術領域

本發明屬于VSC-HVDC系統控制器設計領域，特別涉及一種基于Clark變換的VSC-HVDC系統控制器設計方法。

背景技術

基于電壓源換流器的高壓直流輸電技術(VSC-HVDC)稱為柔性直流輸電技術，又叫輕型直流輸電技術(HVDC Light)。它具有可以工作在無源逆變方式下，實現了有功和無功的獨立控制和功率的四象限運行。柔性直流輸電技術作為新一代直流輸電技術，已經得到了廣泛的發展和應用。

由柔性直流輸電技術實際工程和技術特點的運行來看，該技術很適合應用于可再生能源并網、孤島供電、城市電網供電、分布式發電并網、異步交流電網互聯等領域，符合我國現階段發展方向的國情。柔性直流輸電的研究應用對于我國電網的發展起到至關重要的作用。

VSC-HVDC是一個復雜的系統，其實際運行性能極大的依賴于其控制系統。合理的控制能提高工程的可用性及可靠性。故而合理正確的控制器設計及其PI參數的整定，對VSC-HVDC系統尤為重要。

對VSC-HVDC系統的控制策略目前分為兩類，一類是間接電流控制，也被稱為直接控制，實質上就是所謂的電壓幅值相位控制。另一類是直接電流控制，也被稱為矢量控制，這種控制方式目前占據主導地位，通常由外環電壓和內環電流兩個環節構成。

現有控制器設計是利用park變換，基于dq坐標系下通過解耦的方法建立數學模型，并利用經典控制理論對PI參數進行整定。但現有控制器的dq軸間存在交叉耦合現象，理論上可以通過電壓前饋的方法消除耦合，但在實際運行過程中，這種交叉耦合不能完全被消除，這就影響了控制器的控制效果。

發明內容

本發明的目的是，克服現有技術的不足，提供一種科學合理，運行穩定，精度高，控制效果佳，適用性強的基于Clark變換的VSC-HVDC系統控制器設計方法。

本發明所采用的技術方案是，一種基于Clark變換的VSC-HVDC系統控制器設計方法，其特征是，它包括以下內容：

1)根據基爾霍夫定律得出在abc坐標系下的相微分模型

由式(1)得

由式(1)和式(2)得，在abc坐標系下的相微分模型，即

2)根據在abc坐標系下的相微分模型得出abc坐標系下的均值模型

由式(4)得abc坐標系下的均值模型

3)根據abc坐標系下的均值模型經過clark變換得到αβ坐標系下的均值模型

將式(5)經過clark變換得到αβ坐標系下的均值模型，即

4)根據αβ坐標系下的均值模型得到αβ坐標系下的小信號模型

經過線性化得到αβ坐標系下的小信號模型，即