[發明專利]一種多端柔性直流系統直流電壓控制方法

有效

• 申請號: 202110046091.2
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN113162095B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 竇飛;蔡暉;張成龍;劉柏良;彭竹弈;趙菲菲;許偲軒;黃成辰;葛樂
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司;國網江蘇省電力有限公司經濟技術研究院;南京工程學院
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/38
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 吳靜安;吳揚帆

1.一種多端柔性直流系統直流電壓控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1)對多端柔性直流系統進行建模分析，建模的對象為包含有：風電場、PQ換流器以及主換流器的多端柔性直流系統，得到多端柔性直流系統和風電場的非線性模型；

步驟2)對所述多端柔性直流系統和風電場的非線性模型進行線性化處理，得到多端柔性直流系統和風電場線性化模型；

步驟3)基于H^∞范數控制方法構造線性H^∞控制器，通過將被控制的局部直流電壓根據調度的需要進行相應的變化，提高系統直流電壓的控制精度；

所述步驟2)中根據式(1)、式(2)分別構建多端柔性直流系統和風力發電機的非線性函數；

其中，i_L1，i_L3分別是主換流器和PQ換流器中的電感電流；上點表示對時間的導數；分別是主換流器，PQ換流器以及與風電場相連換流器中的直流電壓；i^s，i^m，i^wf分別是主換流器，PQ換流器，以及與風電場相連換流器中的電流；P_i^s，P_i^m，P^wf分別是主換流器，PQ換流器，以及與風電場相連換流器中的輸出功率；

將非線性模型描述為標準線性的狀態變量x、干擾輸入w和受控輸入u的函數：

其中，控制輸出y是風電場終端的直流電壓；

根據式(3)得到x、w、u、y與對應平衡值的偏差值δx、δw、δu、δy；

其中，A是常數矩陣、B₁是常數矩陣、B₂是常數矩陣、C₂是常數矩陣、D₂₁是常數矩陣、D₂₂是常數矩陣。

2.根據權利要求1所述的多端柔性直流系統直流電壓控制方法，其特征在于，所述步驟3)中結合式(3)，根據式(4)構建線性H^∞控制器，

其中，A_K是常數矩陣、B_K是常數矩陣、C_K是常數矩陣、D_K是常數矩陣、x_k是線性化H^∞控制器的狀態變量、是線性化H^∞控制器的狀態變量的導數。

3.根據權利要求2所述的多端柔性直流系統直流電壓控制方法，其特征在于，引入了目標函數δz，使線性H^∞控制器擾動輸出最小化，設定和δβ分別作為風電場終端局部直流電壓平衡值和標稱俯仰角的擾動；δz中包含了β的濾波狀態ξ_β的導數以限制控制器輸出變槳控制信號的帶寬，以保持其轉換速率低于8°/s。

4.根據權利要求3所述的多端柔性直流系統直流電壓控制方法，其特征在于，通過抑制消除δβ高頻快變分量，根據式(5)得出一階高通濾波器的傳遞函數：

其中，Γ(·)表示信號的拉普拉斯變換，根據式(6)得出濾波器狀態變量的時間導數，取初始條件ξ_β(0)＝0，

其中，時間常數T＝1，是ξ_β和δβ的線性組合，根據式(7)將干擾輸出δz選擇為以下形式的擾動干擾輸出的加權參數化：

其中，正權重c₁、c₂和c₃的值以及隨后仿真中使用的所有控制參數，如表1；

表1