[发明专利]一种基于H∞混合灵敏度理论的MTDC阻尼控制器

权利要求书

1.一种基于H∞混合灵敏度理论的MTDC阻尼控制器，所述阻尼控制器是安装在MTDC系统中，系统中含有四个换流站，换流站的交流侧均连接强交流电网，直流侧通过直流电缆互相连接形成直流电网。为了抑制故障电流的上升率，直流线路的两端均安装了直流电抗器。

其特征在于，所述方法包括：设计一种基于H∞混合灵敏度理论的MTDC阻尼控制器运用的H∞控制策略是对系统承受最大扰动或存在最大建模不确定下的情况进行最优控制器设计，并且能够保证系统的鲁棒性。H∞控制的根本目标是：对于广义对象P，寻找使扰动量d到被控量z之间传函矩阵T_dz(s)的H∞范数最小的镇定控制器K(s)。混合灵敏度优化是基于H∞框架的一类控制器设计方法，该方法设计的控制器可以兼顾系统的跟踪，抗干扰，暂态性能和鲁棒性等多方面控制目标，具有很强的应用价值。将混合灵敏度优化问题用H∞理论表示，得到优化问题。为了有效提升系统的动态性能，增强系统稳定性，该方法包括以下步骤：

步骤A：搭建一个四端的柔性直流输电系统，该系统主要包括四个换流站，换流站的交流侧与强交流电网连接，直流侧通过直流电网连接起来；

步骤B：结合H∞控制和混合灵敏度理论基础，得到H∞混合灵敏度优化标准结构图；

步骤C：根据H∞混合灵敏度优化标准结构得到标准形式描述；

步骤D：将混合灵敏度优化问题用H∞理论表示，得到优化问题；

步骤E：确定优化问题各个参数；

步骤F：通过Matlab求解阻尼控制器的优化问题；

步骤G：对于求得的控制器进行降阶处理，得到阻尼控制器的简化形式；

步骤H：使用基于H∞混合灵敏度理论的阻尼控制器的MTDC系统的直流电压和功率振荡均得到有效抑制，系统的动态性能得到大幅的提升。

2.根据权利要求1所述的一种基于H∞混合灵敏度理论的MTDC阻尼控制器，其特征在于，所述步骤A中，MTDC系统换流站VSC₁和VSC₂均采用下垂控制和定无功功率控制，换流站VSC₃和VSC₄采用定有功功率控制和定无功功率控制，所有直流线路都采用4个π型电路进行等效，且两端均安装了100mH的直流电抗器。

3.根据权利要求1所述的一种基于H∞混合灵敏度理论的MTDC阻尼控制器，其特征在于，所述步骤B中，H∞控制是鲁棒控制理论的重要工具之一，它的基本思路是：对系统承受最大扰动或存在最大建模不确定下的情况进行最优控制器设计，并且保证系统的鲁棒性。混合灵敏度优化是基于H_∞框架的一类控制器设计方法。

4.根据权利要求1所述的一种基于H∞混合灵敏度理论的MTDC阻尼控制器，其特征在于，所述步骤C中，系统的H∞混合灵敏度标准形式描述为

。

5.根据权利要求1所述的一种基于H∞混合灵敏度理论的MTDC阻尼控制器，其特征在于，所述步骤D中，混合灵敏度优化问题为

。

6.根据权利要求1所述的一种基于H∞混合灵敏度理论的MTDC阻尼控制器，其特征在于，所述步骤E中，被控对象模型G(s)应选择为输入信号到测量信号的传递函数，G(s)可以由推导的小信号模型得到；权重函数W₁(s)设计成低通滤波器以对输出信号中的低频干扰量进行抑制；权重函数W₂(s)设计成高通滤波器；扰动对象G_d(s)可选择为其他换流站的控制信号到V_dc,2的传递函数。

7.根据权利要求1所述的一种基于H∞混合灵敏度理论的MTDC阻尼控制器，其特征在于，所述步骤G中，使用Matlab求解得到鲁棒控制器阶数仍然较高。为提高所设计控制器的实用性，使用平衡截断方法将其化简为6阶简化形式。