[发明专利]一种柔性直流输电系统站间H∞

说明书

本发明涉及一种柔性直流输电系统站间H_∞解耦控制器。首先推导柔性直流输电系统全局小信号数学模型，然后明确系统输入、输出变量，构建系统的输入与输出之间的传递函数矩阵。最后根据S/T/KS混合灵敏度H_∞解耦控制原理，综合考虑控制系统动态性能指标和鲁棒性能指标，设置H_∞混合灵敏度权函数，推导柔性直流输电系统站间H_∞解耦控制器的结构和参数，并采用基于互质因子模型的均衡截项法有效降低了控制器阶数，以利于工程运用。综上所述，所设计的H_∞解耦控制器能有效的削弱换流站之间的耦合关系，在功率波动或短时故障时，弱化柔性直流输电系统换流站间的交互作用，实现换流站间解耦。

技术领域

本发明属于电力工程技术领域。具体涉及一种柔性直流输电系统站间 H_∞解耦控制器设计方法。

背景技术

柔性直流输电系统(VSC-HVDC)可以实现风力发电并网、异步电网互联及向无源网络供电，然而直流输电线路的弱惯性使得VSC换流站之间存在强烈的耦合关系，且系统功率波动、短时故障等使得VSC换流站外部扰动频繁，进而导致换流站间交互作用复杂，换流站间无法独立运行。传统的柔性直流输电系统解耦控制仅针对站内有功、无功类被控量间的耦合，忽略了换流站间各被控量间的交互作用。

发明内容

本发明针对上述问题，根据H_∞控制原理，提供一种柔性直流输电系统 VSC换流站站间H_∞解耦控制器设计方法，能削弱两个换流站之间的耦合关系，在功率波动及短时故障时，弱化两端所连交流电网之间的相互干扰。

本发明提供的技术方案是：

柔性直流输电系统站间H_∞解耦控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、建立两端柔性直流输电系统主电路等效拓扑图。

其特征在于，两端交流系统1，交流系统等效电阻2、等效电抗3，交流滤波器4滤除高频谐波，VSC侧联结变压器和相电抗器的等效电阻5、等效电抗6，VSC换流器7，直流侧稳压电容8稳定直流电压，直流线路等效电阻9，直流线路等效电抗10，见附图1。

步骤2、推导柔性直流输电系统的状态空间方程，进而构建两端柔性直流输电系统输入与输出变量之间的传递函数矩阵，4×4阶，见式(1)：

G(s)为控制对象传递函数，其输入变量设为u＝[Δu′_d1Δu′_q1Δu′_d2Δu′_q2]^T，输出变量为控制目标y＝[ΔP₁ΔQ₁Δu_d2ΔQ₂]^T。其中，P₁为整流站交流侧有功功率， Q₁为整流站交流侧无功功率，u_d2为逆变站直流侧直流电压，Q₂为逆变站交流侧无功功率。输入变量如式(2)所示。