[發明專利]一種基于H∞混合靈敏度理論的MTDC阻尼控制器

在審

• 申請號: 202011188417.7
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112366742A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 丁安敏;周冠宇;馬文忠;田洪英
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于H∞混合靈敏度理論的MTDC阻尼控制器，所述阻尼控制器是安裝在MTDC系統中，系統中含有四個換流站，換流站的交流側均連接強交流電網，直流側通過直流電纜互相連接形成直流電網。為了抑制故障電流的上升率，直流線路的兩端均安裝了直流電抗器。

其特征在于，所述方法包括：設計一種基于H∞混合靈敏度理論的MTDC阻尼控制器運用的H∞控制策略是對系統承受最大擾動或存在最大建模不確定下的情況進行最優控制器設計，并且能夠保證系統的魯棒性。H∞控制的根本目標是：對于廣義對象P，尋找使擾動量d到被控量z之間傳函矩陣T_dz(s)的H∞范數最小的鎮定控制器K(s)。混合靈敏度優化是基于H∞框架的一類控制器設計方法，該方法設計的控制器可以兼顧系統的跟蹤，抗干擾，暫態性能和魯棒性等多方面控制目標，具有很強的應用價值。將混合靈敏度優化問題用H∞理論表示，得到優化問題。為了有效提升系統的動態性能，增強系統穩定性，該方法包括以下步驟：

步驟A：搭建一個四端的柔性直流輸電系統，該系統主要包括四個換流站，換流站的交流側與強交流電網連接，直流側通過直流電網連接起來；

步驟B：結合H∞控制和混合靈敏度理論基礎，得到H∞混合靈敏度優化標準結構圖；

步驟C：根據H∞混合靈敏度優化標準結構得到標準形式描述；

步驟D：將混合靈敏度優化問題用H∞理論表示，得到優化問題；

步驟E：確定優化問題各個參數；

步驟F：通過Matlab求解阻尼控制器的優化問題；

步驟G：對于求得的控制器進行降階處理，得到阻尼控制器的簡化形式；

步驟H：使用基于H∞混合靈敏度理論的阻尼控制器的MTDC系統的直流電壓和功率振蕩均得到有效抑制，系統的動態性能得到大幅的提升。

2.根據權利要求1所述的一種基于H∞混合靈敏度理論的MTDC阻尼控制器，其特征在于，所述步驟A中，MTDC系統換流站VSC₁和VSC₂均采用下垂控制和定無功功率控制，換流站VSC₃和VSC₄采用定有功功率控制和定無功功率控制，所有直流線路都采用4個π型電路進行等效，且兩端均安裝了100mH的直流電抗器。

3.根據權利要求1所述的一種基于H∞混合靈敏度理論的MTDC阻尼控制器，其特征在于，所述步驟B中，H∞控制是魯棒控制理論的重要工具之一，它的基本思路是：對系統承受最大擾動或存在最大建模不確定下的情況進行最優控制器設計，并且保證系統的魯棒性。混合靈敏度優化是基于H_∞框架的一類控制器設計方法。

4.根據權利要求1所述的一種基于H∞混合靈敏度理論的MTDC阻尼控制器，其特征在于，所述步驟C中，系統的H∞混合靈敏度標準形式描述為

。

5.根據權利要求1所述的一種基于H∞混合靈敏度理論的MTDC阻尼控制器，其特征在于，所述步驟D中，混合靈敏度優化問題為

。

6.根據權利要求1所述的一種基于H∞混合靈敏度理論的MTDC阻尼控制器，其特征在于，所述步驟E中，被控對象模型G(s)應選擇為輸入信號到測量信號的傳遞函數，G(s)可以由推導的小信號模型得到；權重函數W₁(s)設計成低通濾波器以對輸出信號中的低頻干擾量進行抑制；權重函數W₂(s)設計成高通濾波器；擾動對象G_d(s)可選擇為其他換流站的控制信號到V_dc,2的傳遞函數。

7.根據權利要求1所述的一種基于H∞混合靈敏度理論的MTDC阻尼控制器，其特征在于，所述步驟G中，使用Matlab求解得到魯棒控制器階數仍然較高。為提高所設計控制器的實用性，使用平衡截斷方法將其化簡為6階簡化形式。