新型直流输电系统的非线性附加控制器设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第3l卷第2期四川电力技术Vo1．31，No．22008年o4月SichuanElectricPowerTechnologyApt．。2o08新型直流输电系统的非线性附加控制器设计黄北军。邹超，王奔(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)·摘要：基于电压源换流器(voltage$OUI'O~convertervsc)和脉宽调制(pulsewidthmodulationPwu)技术的新型高压直流输电(vsc一喊)系统，不仅具有有功功率快速调节能力，而且具有无功功率快速调节能力。该文以非线性理论和最优控制理论为基础

2、，通过建立单机经交直流并联于无穷大电力系统的机电振荡非线性数学模型，利用精确线性化理论将非线性系统化为线性系统，在线性系统的基础上设计最优控制器，通过坐标变换，得出非线性附加控制规律，仿真结果表明VSC一}ⅣDc系统在装设了该附加控制器后，可显著增加系统振荡阻尼，快速恢复系统稳定。关键词：电压源换流器；新型高压直流输电；精确线性化；最优控制；附加阻尼控制器Abstract：BasedonvoltageSOUI'O~converter(v‘)andpulsewidthmodulation(PWM)technology，theVSC—basedHVDCtram—missi

3、onsystemnotonlypossessthecapabilityofcontrollingactivepowerfast．butalsopossessthecapability0fcontrollingreactivepowerquickly．Basedonnol1．1ineltl"theoryandoptimumcontroltheory，theelectromeehanlcalo6cillationnonlinearmathematicalmodelofinfinitypowersystemisbuiltwithsinglemachinebyAC／DCcot

4、Lrlection，thenonlinearsystemistransferredtolinearsystembasedonprecisionlinearizedtheory，theoptimumcontrollerforthislinearsystemisdesigned。thenonlinearadditionalcontrollawisob—minedthroughcoordinatetransformation．Simulationresultsshowthatthesystemdampingforfrequencyoscillationcanbeobviou

5、slyincreasedandthesystemstabihtycanberapidlyrecoveredaftertheadditionaldampingcontrolerispped．Keywords：voltage$OUI'O~converter；VSC—HVDC，precisionlinearizedtheory；optimumcontrol；additionaldampingcontroler，中图分类号：TM762文献标识码-A文章编号：1003—6954(2008)02—0014—04新型直流输电是采用电压源换流器的直流输电系统，与传统的直流输电相比，V

6、SC—HVDC具有更多1VSC—HVDC控制策略的优势⋯：VSC可以对有功功率和无功功率进行独立控制；可以在现场快速安装与调试换流站；输电容量图1是VSC—HVDC系统示意图【，VSC—HVDC可以提高约50％。另外，VSC—HVDC具有增加系统两侧换流站用框图表示，整流和逆变两侧换相交流电振荡阻尼、提高其稳定性的能力[，3；向无源网络供压分别用相量、表示，直流线路用电感、电阻电、不会出现换相失败等众多优~t4,5J。鉴于上述的表示，C。、C2分别表示两侧直流平波电容，电容电优点，随着IGBT容量的增大及成本的下降，VSC—压分别为cl、／zc2，直流电流id，两侧交

7、流电流，1、，2，HVDC在电力系统中的应用将越来越广泛。文献[6]参考方向如图l所示，。、2分别为两侧等效换相电和E73分别采用普罗尼辨识理论和Bang—Bang控制抗。整流和逆变侧交流母线电压用相量。、表原理设计了VSC—HVDC系统的附加控制器，可显著示。地提高系统的振荡阻尼，在一定程度下满足系统稳定性要求，但是它们都是将原本非线性系统通过近似线性化的方法，设计线性的附加控制器，当实际运行状态远离线性化所取的状态点时，控制器将达不到符合要求的稳定性能和动态品质。文献[8]设计了VSC—HVDC的非线性附加控制器，但其控制参数不易确图1VSC—H