[发明专利]一种基于内点法的多端直流输电系统换流站控制方法

权利要求书

1.一种基于内点法的多端直流输电系统换流站控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立单个定直流电压换流站的离散状态空间方程；

2)基于步骤1)建立的单个定直流电压换流站离散状态空间方程，建立具有2个定直流电压换流站的MTDC并网系统的离散状态空间方程；

3)建立具有2个定直流电压换流站的海上风电场MMC-MTDC并网系统中，电网侧MMC直流电压控制方式下的分布式子系统复合模型的离散状态空间方程，并根据该离散状态空间方程，利用线性系统理论设计状态观测器，状态观测器输出状态变量估计值；

4)对于任意定直流电压换流站，从恒交流电压换流站获取注入直流系统的功率大小，组成注入功率序列，同时利用状态观测器输出的状态变量估计值，求得最优控制序列；对于风电场侧换流站，以直流系统整体损耗最小为目标，采用内点法求解最优控制序列；将最优控制序列作为控制变量输入至直流电压控制器中；

5)各恒交流电压换流站、定直流电压换流站采样交流侧三相电压、电流，直流侧电压、电流，并通过低带宽通信输入到步骤3中建立的状态观测器重构系统状态，控制律为状态反馈增益矩阵G'，从而实现对系统第k时刻的控制变量的修正；

6)每隔采样间隔T_s重复步骤3)。

2.根据权利要求1所述的一种基于内点法的多端直流输电系统换流站控制方法，其特征在于，所述步骤1)建立单个定直流电压换流站的离散状态空间方程具体过程如下：

1-1)对于单个定直流电压换流站，直流电压采取外直流电压闭环PI控制，传递函数由外直流电压闭环PI调节器和内电流环控制组成，传递函数G_1V(s)为：

其中，G_c(s)为d轴电流的传递函数，K_pc、K_ic分别为内电流环PI控制器比例、积分系数，K_pv和K_iv为直流电压控制器比例、积分系数，L'为定直流电压换流站出口滤波器及变压器总电抗；

因此，单个定直流电压换流站有如下状态空间方程表达式：

其中，x₁，x₂，x₃为状态变量，x₃＝i_sd，e＝v_{dc_ref}-v_dc，R'为定直流电压换流站出口滤波器及变压器总电阻，i_sd是内电流环d轴分量，v_{dc_ref}为下垂特性，v_dc为定直流电压换流站直流侧电压；

1-2)对于MMC直流电压控制系统，系统稳态情况下v_dc＝v_{dc_ref}，构造如下v_dc的线性微分方程：

其中，i_dc是直流侧电流，U_s为交流网络电压幅值，C_eq为定直流电压换流站桥臂等效电容，

令3U_s/2C_eqv_{dc_ref}＝k_isd，同时取x₄＝v_dc，u＝v_{dc_ref}，得到MMC直流电压控制系统的状态空间方程：

其中，x＝[x₁ x₂ x₃ x₄]^T为状态变量；

1-3)对直流电压控制的换流站存在运行特性：

i_dc＝k_dr(v_{dc_ref}-v₀) (5)

其中，k_dr为定直流电压换流站直流电压-直流电流下垂系数，v₀是电压下垂控制的基准值；

在此基础上，基于直流电压控制的MMC直流电压控制系统的状态空间方程为：

1-4)令w＝v₀，得打计及直流电压-直流电流下垂的单个定直流电压换流站的离散状态空间方程：

其中，x(1),x(2)…x(k)…x(N)为x的离散序列，x(k)为k时刻定直流电压换流站状态变量，u(1),u(2)…u(k)…u(N)为u的离散序列，u(k)＝v_{dc_ref}，w(1),w(2)…w(k)…w(N)为w的离散序列，y(1),y(2)…y(k)…y(N)为y的离散序列，y(k)为k时刻定直流电压换流站直流侧电压，N为采样点数，u(k)为控制变量，w(k)为可测量量，T_s为采样周期，

C_V＝[0 0 0 1]。