柔性直流输电系统的内模解耦控制研究

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1、第39卷第1期四川电力技术V01．39．No．12016年2月SichuanElectricPowerTechnologyFeb．。2016柔性直流输电系统的内模解耦控制研究褚正超。张英敏，李兴源(四川大学电气信息学院，四川成都610065)摘要：基于电压源型换流器的直流输电技术作为一种新型高压直流输电技术，具有很多技术优点和广阔的应用前景。在d—q同步旋转坐标系下，电压源换流器的直流输电系统数学模型有功电流和无功电流存在耦合，利用内模控制原理对电流内环进行解耦，实现了有功功率和无功功率的独立控制，设计了电流内环控制器，并且给出了控制器参数整定的依据指标。Matlab数字仿真结果表明，该方法可

2、以较好地实现有功和无功的解耦控制，具有较好的动态品质和鲁棒性，验证了控制策略的正确性和有效性。关键词：电压源型换流器；内模控制；电流解耦；动态品质Abstract：AsanewtypeofHVDCtechnologybasedonvoltagesourceconverter，VSC—HVDChasmanytechnicaladvantagesandbroadapplicationprospects．AmathematicalmodelofVSC—HVDCsystemind—qsynchronousrotatingcoordinatesys-temisdescribed，buttheactive

3、currentandthereactivecurrentarecoupling．Theinternalmodelcontrolprincipleisusedtoachieveadecouplingofthecurrentinnerloopandtheindependentcontrolofactiveandreactivepower，theinnercurrentloopcontrollerisdesignedandthebasisindicatorsofcontrollerparametersettingareven．ThesimulationresultswithMaflabshowtha

4、ttheproposedmethodcanachievedecouplingcontrolofactiveandreactivepowerandhavegooddynamicqualityand1"O-bustness，whichverifiesthecorectnessandvalidityofthecontrolstrategy．Keywords：voltagesourceconve~er；internalmodelcontrol；currentdecoupling；dynamicquality中图分类号：721．1文献标志码：A文章编号：1003—6954(2016)01—0012—06

5、但未给出内模控制器参数整定的依据指标。0前言新型直流输电技术控制系统采用双闭环控制器，即电压外环和电流内环，其中电压外环控制器跟基于电压源型换流器的高压直流输电技术踪系统级控制器参考信号，产生内环控制器参考信(VSC—HVDC)能工作于无源逆变，没有传统直流号，电流内环实现网侧电流的波形和相位控制。由输电对电源的依赖，不存在换相失败的缺陷，并能够于控制系统呈现强烈的非线性耦合特性，首先要对实现有功和无功的独立控制及功率的四象限运行，其进行解耦，利用内模控制原理对电流内环解耦，实能够起到STATCOM的作用，广泛应用于可再生能现有功功率和无功功率的独立控制，并且给出了具源并网、分布式并网发电、孤

6、岛供电、城市供电等领体的内环控制器设计方法以及内模控制器参数整定域一。的依据指标。内模控制只有滤波器时间常数，因而文献[3]分析了VSC—HVDC的稳态模型，并控制器参数整定简单。仿真结果表明所设计的控制提出基于PI的非线性控制器，但该模型给出的相关器具有较好的动态品质，在系统发生干扰时具有较物理量间的关系较为复杂，且控制器参数不易确定。好的鲁棒性和抗干扰能力。文献[4]提出对直流电压的非线性控制策略，实现了功率解耦和对正弦脉宽调制(SPWM)较好的控1VSC—HVDC原理及数学模型制，但未对功率控制进行深入的讨论。文献[9—1O]提出运用内模原理设计VSC—HVDC的控制器，图1为VSC—H

7、VDC换流器的拓扑结构。基金项目：国家自然科学基金项目(51037003)；国家电网公司大电图1中，R和￡为系统等效电抗和损耗电阻；C网重大专项资助项目课题SGCC—MPLGO01—027—2012)；国家重点基础研究发展计划(973计划)为直流侧电容；U。Ub和。为网侧三相电压；U、(2013CB228204)·12·第39卷第1期四川电力技术Vo1．39。No．12016年2月SichuanE