br>[0071 ]將X2看成XI子系統(tǒng)的虛擬輸入，根據(jù)Lyapunov漸進穩(wěn)定理論，偽控制量X2的選取應 使:匕。< 〇，閔此取X遍望倌為：
[0072]
(5)
[0073] 其次，令Z2 = Cl1-X2考慮(XI，Z2)子系統(tǒng)，其中Z2為d軸電流期望值與實際值X2之差， 將X 2代入公式(4)得到：
[0074]
[0075]
[0076]
[0077]
[0078]
[0079]
[0080]
[0081 ]
(.10)
[0082] 此時，匕=_￥f <〇_.，在控制量Udl、Uql的作用下系統(tǒng)漸進穩(wěn)定。其中ki、k2為可 調(diào)控制參數(shù)。綜上得直流電壓反步控制器原理如圖4所示。圖中〇1為(1軸電流期望值，又由圖 3可知將Ct1和功率控制器的輸出進行Max、Min運算和邏輯判斷可實現(xiàn)故障工況下的平滑切 換。
[0083] 以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影 響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1. 一種用于多端柔直輸電系統(tǒng)的改進協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1:構(gòu)建基于多個換流站的直流輸電系統(tǒng)，并根據(jù)下垂系數(shù)分配換流站的傳輸功 率，設(shè)置直流輸電系統(tǒng)中同時有兩個定電壓站處于工作狀態(tài)，實現(xiàn)各個換流站之間的功率 平衡； 步驟2:根據(jù)直流輸電系統(tǒng)允許運行的最大、最小直流電壓設(shè)計平滑切換方法； 步驟3:在定功率站的電壓下垂控制器中應用反步法，減小多端系統(tǒng)中定電壓站退出 后，定功率控制站轉(zhuǎn)換為定電壓控制時直流輸電系統(tǒng)的電壓波動。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多端柔直輸電系統(tǒng)的改進協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所 述步驟1包括:對定電壓控制站設(shè)置電流調(diào)節(jié)器輸出限幅，實現(xiàn)定電壓控制和定功率控制的 平滑切換;具體地，當定功率站檢測到直流電壓超過設(shè)定閾值，則將定功率控制轉(zhuǎn)換為帶下 垂特性的定電壓控制。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多端柔直輸電系統(tǒng)的改進協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所 述步驟2包括:在Max-Min控制環(huán)節(jié)增加切換標志位，即利用切換標志F max和Fmin動態(tài)設(shè)置電 壓控制器和功率控制器中積分環(huán)節(jié)輸出幅值，其中Fmax、F_表示切換標志，即利用積分環(huán)節(jié) 的慢變特性來避免暫態(tài)控制模式頻繁切換;具體地，包括： 步驟2.1:當?shù)趇個換流站的直流電壓反饋值Ei，其中i = l，2,3,在正常運行范圍內(nèi)，即： Edc_max>Ei>Edc_min時，Edcjnax表不直流輸電系統(tǒng)允許運行的最大電壓值，Edcjnin表不直流輸電 系統(tǒng)允許運行的最小電壓值，經(jīng)Max-Min環(huán)節(jié)最終輸出d軸電流給定值idrrfi，即為功率控制 器輸出，此時設(shè)置標志位Fmax和Fmin均為0 ; 步驟2.2:當?shù)趇個換流站的直流電壓反饋值Ei>Edc^ax時，設(shè)置Fmax為1，利用F max= 1標志 設(shè)置功率控制器中積分環(huán)節(jié)快速增加至正飽和限值，使得第一電壓控制器輸出的idrefl為1; 當直流電壓下降，且功率恢復至給定值Pref以下，功率控制器中積分環(huán)節(jié)再開始反向積分， 則由Min環(huán)節(jié)切換回功率控制器輸出，利用積分環(huán)節(jié)的慢變特性避免第一電壓控制器和功 率控制器間的頻繁切換； 步驟2.3:當直流電壓反饋值Ei〈Edc^in時，設(shè)置Fmin為1，利用Fmin= 1標志設(shè)置功率控制器 中積分環(huán)節(jié)快速減小至負飽和限值，使得第二電壓控制器輸出的idrefiSl;當直流電壓下 降，且功率恢復至給定值Pref以下，功率控制器中積分環(huán)節(jié)再開始反向積分，則由Min環(huán)節(jié)切 換回功率控制器輸出，利用積分環(huán)節(jié)的慢變特性避免第二電壓控制器和功率控制器間的頻 繁切換。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多端柔直輸電系統(tǒng)的改進協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所 述步驟3中的反步法包括： 1)基于變流器同步旋轉(zhuǎn)d_q坐標系下，建立數(shù)學模型公式（1)，其中，d軸定向在電網(wǎng)電壓矢量上，即q軸電壓Esq = 0，Edc為直流電壓，Id。為直流電流，Id、 Iq分別為變流器輸出電流的d、q軸分量，即系統(tǒng)有功和無功電流，Uc^Ucq分別表示變流器交 流側(cè)d、q軸電壓，C為換流器直流側(cè)等效電容，Leq、R分別為變流器交流等效輸入電感和電阻， E sd表示電網(wǎng)電壓d軸分量，ω表示電網(wǎng)角頻率，t表示時間； 將變流器數(shù)學模型直流電壓控制部分重寫如下：;a表不第一 系數(shù)，x!表不第一狀態(tài)變量導數(shù)，~表不為第二狀態(tài)變量導數(shù)， ω表不電網(wǎng)角 頻率，Τ表示第一輸入項，，上表示第二系數(shù)，R表示電阻，X1表示第一狀態(tài)變量，數(shù) 值為Ed。，χ2表示第二狀態(tài)變量，數(shù)值為Id，X3表示第三狀態(tài)變量，數(shù)值為Iq，u dl表示第二輸入 項，按照反步法理論，考慮X1子系統(tǒng)，定義直流電壓Ed。的跟蹤誤差為Z1，則： Z1 - Xlref-XI ( 3 ) 式中：Xlref表不第一狀態(tài)變量參考值； 選取正定Lyapunov函數(shù)Vn〇表示第一 Lyapunov函數(shù)值，貝lj:式中：匕:表不第一Lyapunov函數(shù)值的一階導數(shù)，<表不第一誤差項導數(shù)，表不第一 狀態(tài)變量參考值導數(shù)，將X2看成X1子系統(tǒng)的虛擬輸入，根據(jù)Lyapunov漸進穩(wěn)定理論，偽控制 量X2的選取應使心_<、〇，因此取X2期望值為αι，計算公式如下：其次，令22 = (^12考慮(XI，Ζ2)子系統(tǒng)，其中Ζ2為d軸電流期望值與實際值Χ2之差，將Χ2代 入公式(4)得到：為(XI，Z2)子系統(tǒng)構(gòu)造正定函數(shù)：Udl為控制輸入，為使< ο，?。捍藭r，& =-??2 - Μ! <Ο，在控制量^郵的作用下系統(tǒng)漸進穩(wěn)定;其中1^、1?表示可調(diào) 控制參數(shù)，Vni表示第二Lyapunov函數(shù)值，匕j_表示第二Lyapunov函數(shù)值的導數(shù)，4表示第二 狀態(tài)變量期望值導數(shù)，表示第二狀態(tài)變量參考值二階導數(shù)，f表示第一輸入項一階導 數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多端柔直輸電系統(tǒng)的改進協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，步 驟2中的平滑切換方法是指：當直流電壓超過系統(tǒng)允許的最大電壓值時刻，設(shè)置切換標志位 Fmax為1，功率控制器中積分環(huán)節(jié)快速增加至正飽和限值，最終電壓控制器輸出有效，平滑切 換為電壓控制；當直流電壓小于系統(tǒng)允許的最小電壓值時刻，設(shè)置切換標志位F min為1，功率 控制器中積分環(huán)節(jié)快速減小至負飽和限值，最終電壓控制器輸出有效，平滑切換為電壓控 制。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于多端柔直輸電系統(tǒng)的改進協(xié)調(diào)控制方法，包括如下步驟：步驟1：構(gòu)建基于多個換流站的直流輸電系統(tǒng)，并根據(jù)下垂系數(shù)分配換流站的傳輸功率，設(shè)置系統(tǒng)中同時有兩個定電壓站處于工作狀態(tài)，實現(xiàn)各個換流站之間的功率平衡；步驟2：根據(jù)直流輸電系統(tǒng)允許運行的最大、最小直流電壓設(shè)計平滑切換方法；步驟3：在定功率站的電壓下垂控制器中應用反步法，減小多端系統(tǒng)中定電壓站退出后，定功率控制站轉(zhuǎn)換為定電壓控制時直流輸電系統(tǒng)的電壓波動。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)定電壓控制的換流站完全退出的極端工況下，通過反步電壓控制器，有效地減小暫態(tài)過電壓程度，較好地實現(xiàn)系統(tǒng)直流電壓的穩(wěn)定控制，充分發(fā)揮其多端協(xié)調(diào)功能，提高系統(tǒng)抗干擾性能。
【IPC分類】H02J3/00, H02J3/36, H02J1/00
【公開號】CN105680465
【申請?zhí)枴緾N201610053415
【發(fā)明人】吳杰, 王志新
【申請人】上海交通大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月26日