[發(fā)明專利]一種基于全局快速Terminal滑模控制的高壓直流輸電設計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810995786.3
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109149617A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 劉其樸;孫國強;衛(wèi)志農;林子杰
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

1.一種基于全局快速Terminal滑模控制的高壓直流輸電設計方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

步驟1：建立基于電網(wǎng)換相換流器的高壓直流輸電LCC-HVDC的三階數(shù)學模型；

步驟2：基于狀態(tài)反饋精確線性化的方法，將步驟1中的三階數(shù)學模型轉化為線性的形式；

步驟3：基于全局快速Terminal滑模控制理論，對步驟2得到的線性模型中的控制變量v₁、v₂進行設計，輸出整流側與逆變側的觸發(fā)角參考值；

步驟4：將步驟3中的觸發(fā)角參考值和傳統(tǒng)PI控制參考值比較，取兩者中的較大值作為最終的觸發(fā)角指令。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于全局快速Terminal滑模控制的高壓直流輸電設計方法，其特征在于，步驟1中建立的LCC-HVDC的三階數(shù)學模型為：

式中，是額定直流電流I_d的導數(shù)，L_dΣ是LCC-HVDC系統(tǒng)的總電感，L_dΣ＝L_dr+L_di，L_dr是整流側電感，L_di是逆變側電感，R_dΣ是LCC-HVDC系統(tǒng)的總電阻，R_dΣ＝2R_d+(3/π)x_r+(3/π)x_i，R_d是直流線路電阻，x_r是換流站整流側等效電抗，x_i是換流站逆變側等效電抗，V_ar是整流側交流電壓有效值，α是整流側觸發(fā)滯后角，V_ai是逆變側交流電壓有效值，β是逆變側觸發(fā)超前角；是整流側觸發(fā)滯后角α的導數(shù)，T_α是整流側觸發(fā)滯后角α調節(jié)器的時間常數(shù)，α₀是整流側正常運行時觸發(fā)滯后角α的給定值，u_α是整流側觸發(fā)滯后角α調節(jié)器的控制信號；是逆變側觸發(fā)超前角β的導數(shù)，T_β是逆變側觸發(fā)超前角β調節(jié)器的時間常數(shù)，β₀是逆變側正常運行時觸發(fā)超前角β的給定值，u_β是觸發(fā)超前角β調節(jié)器的控制信號。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于全局快速Terminal滑模控制的高壓直流輸電設計方法，其特征在于，步驟2具體為：

步驟2.1，設步驟1中三階數(shù)學模型的狀態(tài)變量x＝[x₁,x₂,x₃]^T＝[I_d,α,β]^T，輸出變量y₁＝h_I(x)＝I_d、y₂＝h_V(x)＝U_d，其中，U_d是額定直流電壓，分別是x₁、x₂、x₃的導數(shù)；

步驟2.2，利用微分幾何基本工具，構造非線性坐標變換和預反饋線性控制律，從而使系統(tǒng)在全局范圍內線性化：

首先，將狀態(tài)變量和輸出變量改寫成仿射非線性形式：

其中，g_α(x)＝[0 1/T_α 0]^T，g_β(x)＝[0 0 1/T_β]^T；

然后，計算各輸出變量對于f(x)、g_α(x)、g_β(x)的Lie導數(shù)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)階數(shù)等于關系度；

最后，將式(2)改寫成完全可控的Brunovsky標準型，并將LCC-HVDC系統(tǒng)根據(jù)兩個輸出變量分解成兩個子系統(tǒng)，即為三階數(shù)學模型的線性形式：

其中，分別是的導數(shù)；分別是V_ar、V_ai的導數(shù)。