[发明专利]一种柔性直流输电系统的换流站控制器设计方法

说明书

1．技术领域

本发明涉及一种柔性直流输电系统（VSC-HVDC）的换流站控制器设计方法，属于换流站控制器设计技术领域，特别适合柔性直流输电系统两端换流站控制器的设计。

2.背景技术

柔性直流输电系统（VSC-HVDC）是以电压源换流器（VSC，Voltage Sourced Converter）、自关断器件（IGBT）和脉宽调制（PWM）技术为基础的新型直流输电技术，与传统HVDC技术相比，VSC-HVDC可以向无源网络供电，无HVDC换相失败及无功补偿等问题，且能实现有功功率和无功功率独立控制。

现投入运行的柔性直流输电系统两端换流器的控制器大多采用PI型控制器，该设计方法控制暂态过程较长，且PI控制器对换流器的内部参数变化较为敏感，鲁棒性差。

3.发明内容

为了克服这一点，本发明提供了一种柔性直流输电系统的换流站控制器设计方法。

柔性直流输电系统的换流站控制器设计方法，包括以下步骤：

建立VSC-HVDC系统在三相静止坐标系下的数学模型；

对所述模型进行Park变换，得到dq0坐标系下的数学模型，并改写成PHCD形式；

两端变流器的控制策略：根据换流器的控制目标确定外环控制方式，将指令值与实际的反馈值经过PI调节器得出内环电流参考值；

内环无源控制器设计：寻求一个静态状态反馈控制使闭环系统动态PCHD系统具有耗散的形式；并利用端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)的反馈镇定原理解出无源控制率，最后经Park逆变换和正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation，SPWM)得出柔性直流输电系统两端变流器的控制信号，完成控制器的设计。

本发明的有益效果是，设计方法简单且具有良好的静态性能和鲁棒性。

4.附图说明

下面结合附图和实施例对本发明的控制器设计方法作进一步说明。

图1为VSC-HVDC系统加入无源控制的原理图；

图2为本发明控制器的设计方法流程图；

5.具体实施方式

为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

图1为VSC-HVDC系统加入无源控制的原理图；由于VSC-HVDC系统的数学模型是一个非线性耦合系统，使变流器的控制变得复杂，本发明采用基于PCHD模型的无源控制方法来实现控制器的设计。首先将系统的数学模型变换端口受控耗散哈密顿形式(PCHD)，寻求一个静态状态反馈控制使闭环系统动态PCHD系统具有耗散的形式，并利用端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)的反馈镇定原理解出无源控制率，下面结合理论推导和原理图解释本发明所采用的设计方法。

如图2中步骤101所示，首先建立了基于VSC-HVDC系统换流器在三相静止坐标系下的数学模型；