[发明专利]一种基于新型变指数趋近律的滑模控制策略

说明书

本发明公开了一种基于新型变指数趋近律的滑模控制策略，采用基于新型指数趋近律的滑模控制器，以内环dq轴电流误差及其微分为滑模面，根据到平衡点的距离自适应调节参数，设计了用于MMC‑HVDC直流输电系统的滑模控制器，并以此来控制MMC阀，所述新型变指数趋近律为:；式中，为状态变量，、为常数且。本发明不仅有良好的收敛效果，同时提高了系统的动态响应速度。

技术领域

本发明涉及电力领域，具体涉及一种基于新型变指数趋近律的滑模控制策略。

背景技术

与传统的高压直流输电相比，柔性直流输电（Voltage Source Converter basedHigh Voltage Direct Current，VSC-HVDC）系统具有传输容量大、运行灵活、可向无源电网供电、且不存在换相失败等优点，其工程化应用在世界上呈现出快速发展的趋势。已有柔性直流输电工程采用的电压源换流器主要有两电平换流器、二极管钳位型三电平换流器和模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter，MMC）。其中MMC由许多子模块（Sub-Modules，SM）组成，与传统的两级或三级VSC的拓扑结构相比，MMC具有灵活的扩展性、开关频率更低、电能质量更高、故障处理能力更强，已被广泛使用在HVDC系统、分布式能源和柔性直流输电系统等领域。基于模块化多电平换流器的高压直流输电（Modular MultilevelConverter based High Voltage Direct Current，MMC-HVDC）系统具有更大的可控性和灵活性。但目前基于MMC的柔性直流工程多采用PI双闭环控制，在电网扰动下波动较大。

滑模变结构控制是一种先进的非线性控制方法，具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏等优点，广泛应用于机器人、航空航天和伺服系统等领域。在柔性直流输电领域，文献［1］提出了一种基于滑模鲁棒控制器的有功功率调制方案，可快速调节VSC的传输功率从而加强陆上交流系统受到扰动后的稳定性。文献［2］提出了一种基于端口受控耗散哈密顿系统模型的无源控制策略，结合滑模控制提高系统的鲁棒性。文献［1-2］设计的滑模变结构控制系统均较复杂。文献［3］融合PID神经网络和滑模变结构控制的优点提出了一种新的控制策略，可实现控制系统全局稳定并且减小抖振。文献［4］提出了用滑模控制代替传统双闭环控制中的外环PI 控制，提高系统的自适应性。但是文献［3］和文献［4］所设计的滑模控制器可能产生交流侧过流。文献［5］采用基于精确线性化解耦的方法设计了滑模变结构控制器，应用于多端直流输电系统中。文献［6］提出了基于六阶动态模型的多回路控制策略，选择dq轴电流误差和环流误差为滑模面，提高了系统的稳定性，但是文献[5]和文献[6]均未对控制系统的稳定性进行分析。

目前，滑模控制器的设计普遍采用指数趋近律，对于指定的系统，虽控制性能较好，但其参数一般是固定不变的，并不具有自动调节功能。

[1]李宁璨，徐政，唐庚，董桓锋，陈鹤林．基于滑模鲁棒控制器的有功功率调制在多端直流输电的应用[J]．中国电机工程学报，2016，36(3)：664-673．

[2]钱甜甜，苗世洪，刘子文，冉晓洪，吴英杰．基于PCHD模型的VSC-HVDC的无源控制及滑模辅助改进控制[J]．电工技术学报，2016，31(3)：138-144．

[3]李爽，王志新，王国强，吴定国．三电平海上风电柔性直流输电变流器的PID神经网络滑模控制[J]．中国电机工程学报，2012，32(4) ：20-29．

[4]宋平岗，罗善江，杨姚，文发，马卫东．MMC变流器新型滑模控制器设计[J]．华东交通大学学报，2015，32(4)：85-89．

[5]唐权，胡益，叶圣永，王晓茹，冯瀚．基于滑模变结构控制的VSC-MTDC输电系统控制策略研究[J]．电气自动化，2017，39(1)：29-33．