[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

说明书

本发明公开了一种基于内点法的多端直流输电系统换流站控制方法，首先建立单个定直流电压换流站的离散状态空间方程，然后建立具有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，再电网侧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，利用内点法求得最优控制序列，将最优控制序列作为控制变量输入至直流电压控制器中。本发明应用于风电并网、多端直流输电系统中，降低了多端直流系统的功率损耗，提高系统的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种基于内点法的多端直流输电系统换流站控制方法，属于电力电子控制技术领域。

背景技术

现有多端柔性直流输电系统的控制系统，主要有两类控制方法：一是采用主从控制(即由单个换流站控制直流网络的直流电压)，当控制直流电压的换流站故障退出运行时，系统无法正常运行；二是采用下垂控制，由一个或多个换流站控制直流侧电压，可以防止单个换流站退出运行导致系统崩溃，但是容易造成直流电压偏移，系统的效率降低。现有技术中引入集中控制器，求解多端柔性直流输电系统的最优潮流，然后设定各定直流电压换流站的下垂系数来提高效率，但集中控制器故障时对系统的稳定运行有较大的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于内点法的多端直流输电系统换流站控制方法，在电网交流系统发生短时故障的情况下可减少直流电压的波动、降低交直流功率转化的波动，提高系统的鲁棒性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于内点法的多端直流输电系统换流站控制方法，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)。

前述的步骤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：