[发明专利]一种基于Clark变换的VSC-HVDC系统控制器设计方法

摘要

本发明是一种基于Clark变换的VSC‑HVDC系统控制器设计方法，其特点是，包括：根据基尔霍夫定律得出在abc坐标系下的相微分模型，根据在abc坐标系下的相微分模型得出abc坐标系下的均值模型，根据abc坐标系下的均值模型经过clark变换得到αβ坐标系下的均值模型，根据αβ坐标系下的均值模型得到αβ坐标系下的小信号模型，根据αβ坐标系下的小信号模型设计出VSC‑HVDC系统内环控制器、外环有功功率控制器和外环直流电压控制器。具有科学合理，运行稳定，精度高，控制效果佳，适用性强等优点。

主权项

一种基于Clark变换的VSC‑HVDC系统控制器设计方法，其特征是，它包括以下内容：1)根据基尔霍夫定律得出在abc坐标系下的相微分模型Ldiadt=saUdc-Usab-UNLdibdt=sbUdc-Usbc-UNLdicdt=scUdc-Usca-UN---(1)]]>由式(1)得UN=(sa+sb+sc)Udc-(Usab+Usbc+Usca)3---(3)]]>由式(1)和式(2)得，在abc坐标系下的相微分模型，即di→phdt=1Ls→phUdc-U→sph-[111]TUNLdUdcdt=-1Cdc(s→phTi→ph+UdcRdc)---(4)]]>2)根据在abc坐标系下的相微分模型得出abc坐标系下的均值模型由式(4)得abc坐标系下的均值模型di→phdt=1L(Udcd→ph-U→sph-[111]TUN)LdU→dcdt=-1Cdc(s→phTi→ph+U→dcRdc)---(5)]]>3)根据abc坐标系下的均值模型经过clark变换得到αβ坐标系下的均值模型将式(5)经过clark变换得到αβ坐标系下的均值模型，即di→αβγdt=1L(Udcd→αβγ-U→sαβγ)LdU→dcdt=-1Cdc(d→αβγTi→αβγ+U→dcRdc)---(6)]]>4)根据αβ坐标系下的均值模型得到αβ坐标系下的小信号模型经过线性化得到αβ坐标系下的小信号模型，即式中：L为系统等效电感；ia、ib、ic分别为交流三相电流；iph＝[iaphibphicph]T；Sa、Sb、Sc分别为换流器开关量；UN为中性点电压，Cdc为直流电容，Rdc为直流电阻，Udc为直流电压，为αβ轴上源电压矩阵，为αβ轴上电流均值矩阵，为αβ轴上源电压矩阵，分别为α轴、β轴上电流矢量值，分别为α轴、β轴上电压矢量值，Iα、Iβ分别为α轴、β轴上电流稳态值，Uα、Uβ分别为α轴、β轴上电压稳态值，为α轴上电流矢量均值，为β轴上电流矢量均值，Da为α轴上电流稳态均值，Dβ为β轴上电流稳态均值；5)根据αβ坐标系下的小信号模型设计出VSC‑HVDC系统内环控制器，以α轴内环控制器结构为例，α轴电流测量值iα与α轴电流参考值iαdref进行比较通过PI控制器Hiα得到误差量dα；6)根据αβ坐标系下的小信号模型设计出VSC‑HVDC系统外环有功功率控制器，将有功测量值P与有功参考值Pref进行比较，其误差通过外环有功功率控制器Hp给出系统α轴分量，然后将电流测量值iα与电流参考值iαdref进行比较通过内环PI控制器得到误差量dα；7)根据αβ坐标系下的小信号模型设计出VSC‑HVDC系统外环直流电压控制器，直流电压测量值Udc与有功参考值Udc_ref进行比较，其误差通过外环直流电压PI控制器给出系统α轴分量，然后将电流测量值iα与电流参考值iαdref进行比较通过内环PI控制器得到误差量dα。