[發(fā)明專利]一種多端柔性直流系統(tǒng)直流電壓控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110046091.2
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN113162095B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司;國網(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;南京工程學(xué)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(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 吳靜安;吳揚(yáng)帆

本發(fā)明的多端柔性直流系統(tǒng)直流電壓控制方法，具體為：首先，對多端柔性直流系統(tǒng)進(jìn)行建模分析，建模的對象包括包含有：風(fēng)電場、PQ換流器以及主換流器的多端柔性直流系統(tǒng)；其次，應(yīng)用范數(shù)控制方法進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)，其方法允許被控制的局部直流電壓根據(jù)調(diào)度的需要進(jìn)行相應(yīng)的變化，提高系統(tǒng)直流電壓的控制精度；最后，通過MATLAB/SIMULINKR對系統(tǒng)采用所提控制方法進(jìn)行仿真，驗(yàn)證其控制策略的可行性和有效性。有益效果：采用范數(shù)控制器進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，可有效地以風(fēng)力渦輪機(jī)的形式管理功率儲(chǔ)備，提高系統(tǒng)的魯棒性和控制精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，尤其涉及一種多端柔性直流系統(tǒng)直流電壓控制方法。

背景技術(shù)

五十年代以來，高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)已經(jīng)建立并運(yùn)行，電壓源換流器(VSC)僅在90年代后期才應(yīng)用于高壓直流輸電系統(tǒng)，盡管在中國已經(jīng)運(yùn)行了兩個(gè)多端VSC-HVDC工程，但是直流電壓的控制仍然是研究的重點(diǎn)。多端VSC-HVDC系統(tǒng)僅通過一個(gè)換流器進(jìn)行直流電壓控制。其余換流器以快速主動(dòng)/被動(dòng)(PQ)控制模式運(yùn)行。下垂控制方法即同步發(fā)電機(jī)采用的工頻下垂特性的擴(kuò)展。這種控制邏輯的主要缺點(diǎn)是由于采用了恒定的下垂系數(shù)，使多端HVDC(MTDC)潮流控制不夠精確。

在全球范圍內(nèi)運(yùn)行的多個(gè)MTDC系統(tǒng)的輸送功率來源于分散的海上風(fēng)電場。現(xiàn)代WTG 被認(rèn)為是最快，最高效的電源發(fā)電機(jī)之一。最近風(fēng)能預(yù)測準(zhǔn)確性的提高，正在極大地減少預(yù)測誤差，并且保持足夠的儲(chǔ)備以克服風(fēng)電不確定性正在使風(fēng)能資源與傳統(tǒng)的火電資源更加相似。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種多端柔性直流系統(tǒng)直流電壓控制方法，采用H^∞范數(shù)控制器進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，可有效地以風(fēng)力渦輪機(jī)的形式管理功率儲(chǔ)備，提高系統(tǒng)的魯棒性和控制精度，具體由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

所述多端柔性直流系統(tǒng)直流電壓控制方法的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，包括如下步驟：

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

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

步驟3)基于H^∞范數(shù)控制方法構(gòu)造線性H^∞控制器，通過將被控制的局部直流電壓根據(jù)調(diào)度的需要進(jìn)行相應(yīng)的變化，提高系統(tǒng)直流電壓的控制精度。

所述多端柔性直流系統(tǒng)直流電壓控制方法的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述步驟2)中根據(jù)式(1)、式(2)分別構(gòu)建多端柔性直流系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的非線性函數(shù)；

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(diǎn)表示對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)；分別是主換流器，PQ換流器以及與風(fēng)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(fēng)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(fēng)電場相連換流器中的輸出功率；

將非線性模型描述為標(biāo)準(zhǔn)線性的狀態(tài)變量x、干擾輸入w和受控輸入u的函數(shù)：

其中，控制輸出y是風(fēng)電場終端的直流電壓；

根據(jù)式(3)得到x、w、u、y與對應(yīng)平衡值的偏差值δx、δw、δu、δy；