[发明专利]确保直流母线电压稳定运行的鲁棒控制器设计方法

说明书

本发明提供一种确保直流母线电压稳定运行的鲁棒控制器设计方法，所述方法包括以下步骤：S1：构建直流配电网电压源换流器直流侧出口电压小信号模型；S2：对所述直流侧出口电压小信号模型中的电流控制环节进行非结构化不确定性建模；S3：对所述直流侧出口电压小信号模型中的电压控制环节进行参数化不确定性建模；S4：利用2自由度闭环设计结构对换流器鲁棒控制器K(S)进行计算；S5：根据鲁棒控制μ‑综合理论，确定鲁棒控制设计指标；S6：将步骤S5中的鲁棒控制设计指标输入到Matlab软件中，利用Matlab的工具箱完成鲁棒控制器设计。通过对直流配网中直流母线电压的不确定控制仿真标明，运用本申请提供的分析方法设计的控制器具有良好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。

技术领域

本发明涉及直流配电网系统稳定运行技术领域，尤其涉及一种确保直流母线电压稳定运行的鲁棒控制器设计方法。

背景技术

由于直流电网网架结构的多样性，电压源换流器可能用于连接不同类型的直流/交流源和负荷，而随着这些对频率具有强依赖性的单元不断连接或退出运行，势必会对直流母线电压的稳定性造成影响。因此，研究考虑直流侧滤波器瞬时功率、系统参数不确定性和扰动等因素的直流电压鲁棒控制器具有十分重要的意义。目前对鲁棒控制器进行设计时，仅仅考虑了系统内的参数化不确定性，忽略了由简化模型得到的电流控制环节十分容易受到一些非线性因素的影响。

因此，亟需一种考虑电流控制环节的鲁棒控制设计指标的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种确保直流母线电压稳定运行的鲁棒控制器设计方法。

本发明提供一种确保直流母线电压稳定运行的鲁棒控制器设计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

S1：构建直流配电网电压源换流器直流侧出口电压小信号模型；

S2：对所述直流侧出口电压小信号模型中的电流控制环节进行非结构化不确定性建模；

S3：对所述直流侧出口电压小信号模型中的电压控制环节进行参数化不确定性建模；

S4：利用2自由度闭环设计结构对换流器鲁棒控制器K(S)进行计算；

S5：根据鲁棒控制μ-综合理论，确定鲁棒控制设计指标；

S6：将步骤S5中的鲁棒控制设计指标输入到Matlab软件Robust Control System工具箱中，利用Matlab的工具箱完成鲁棒控制器设计。

进一步，所述直流侧出口电压小信号模型如下：

其中，△V_ref表示直流侧出口电压小信号模型，k_e表示全局下垂系数,S 表示拉普拉斯算子，T_u表示积分系数，V_dc表示换流器直流侧连接直流线路出口处的直流电压，R_l表示线路电阻，I_dc表示换流器直流侧连接直流线路出口处的直流电流，d表示下垂系数，L_l表示线路电感。

进一步，步骤S2包括如下步骤：

采用乘积摄动模型对简化电流控制环节进行非结构化不确定性建模，其标称对象为：

其中，表示电流控制器标称函数对象，表示标称时间常数，S表示拉普拉斯算子；

利用乘积不确定性建模后的扰动传递函数为：