[发明专利]用于架空线的高压大容量柔直系统PI控制器参数确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压直流输电设备参数选型领域，特别涉及一种用于架空线的高压大容量柔直系统PI控制器参数确定方法。

背景技术

由于可行性与鲁棒性较强，双闭环矢量定向PI控制器已被利用在高压直流输电系统中以提升换流器的性能。换流器的内环控制系统利用PI控制器通过前馈解耦控制使得外环控制产生的有功及无功电流追踪参考值以实现系统各变量的控制。因此，换流器中不同控制系统各自PI控制器参数的选择对于换流器的快速响应、动态性能以及系统的稳定性起着决定性的作用。

目前，用于架空线的高压大容量柔直系统PI控制器参数确定方法是通过实地测量与反复实验得到，但仍存在以下几点问题有待于进一步解决，包括：

1)受到测量设备、操作人员熟练程度等方面的影响，测量与实验结果可能存在不可信的情况，需要进一步地研究影响试验结果的因素及其作用机理，筛选可信值加以利用。

2)受到建设成本以及建设周期等因素的影响，完全通过实地考察以及反复试验来得到准确的PI控制器参数是不实际的。为节省时间与成本，必须理论地计算PI控制器参数的取值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于架空线的高压大容量柔直系统PI控制器参数确定方法，解决了现有技术存在的上述问题。本发明方法简单易实现，获得控制系统PI控制器参数可靠性高，使得换流器的快速响应、动态性能以及系统的稳定性等性能得到大幅提升，并且本发明方法具有适用性。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

用于架空线的高压大容量柔直系统PI控制器参数确定方法，包括如下步骤：

步骤101：获得控制系统传递函数，采用传统频率响应法来估算控制系统整套参数；

步骤102：执行电磁暂态仿真，根据仿真结果列出目标函数；

步骤103：通过单纯形算法对系统目标函数进行反复计算求解以实现PI参数的确定。

步骤101所述的控制系统传递函数分别为内环电流控制传递函数、外环直流电压控制传递函数和外环功率控制传递函数，所述内环电流控制传递函数是：

其中，K_PWM为PWM的等效增益，T_s为内环控制系统采样间隔；

所述外环直流电压控制传递函数是：

其中，u_sq为交流电压的q轴参考分量，u_dc为直流电压；

所述外环功率控制传递函数是：

步骤101所述的传统频率响应法可用下式表示：

步骤103所述的系统目标函数按照如下公式计算：

其中，X为PI控制器参数，m_i为第i个目标函数的比重，e_j(t)是第j个受控变量实际值与参考值之间的误差，ω_j为第j个e_j(t)所占的比重。

本发明的有益效果在于：通过简化控制系统模型获得其传递函数，采用传统频率响应法来估算PI控制系统参数；执行电磁暂态仿真，求得多矢量目标函数的值；通过单纯形算法检测目标函数的收敛性，并根据其收敛性重复前述步骤直至目标函数收敛，最终实现PI参数的确定。可以达到如下有益技术效果：

(1)可以在计算机中快速得到PI控制系统参数，无需实地测量与实验，节省人力与物力。

(2)设备参数通过数学计算获得，计算结果真实可靠，不存在实地测量因仪器精度和人工误差造成的参数不准确。

(3)可以根据工程需要，转换既定参数，根据线路运行要求进行PI控制系统参数的选择。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的换流器内部控制系统结构图(内环电流控制传递函数)；

图3为本发明的换流器内部控制系统结构图(外环直流电压控制传递函数)；

图4为本发明的换流器内部控制系统结构图(外环功率控制传递函数)。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。