一种柔性直流输电系统的变目标控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种柔性直流输电系统的变目标控制方法，所述方法在换流器外环控制计算目标值与实际值误差环节后添加了一个新的变目标控制环节。对柔性直流输电系统换流器双环控制的输入控制参考量进行跟踪调节，根据系统的调节极限把换流器双环控制的输入控制参考量分成多个渐次递进的小目标值，使系统在给定的时间内无超调快速地达到所分成的小目标值，从而渐次达到输入控制参考量的目标值，达到无超调快速跟踪控制参考量的目的。此外增加变目标控制后，系统双环控制的PI环节参数更加容易整定，可以适应系统的不同工况要求。 1

Variable target control method for flexible HVDC transmission system

The invention discloses a variable target control method for the flexible DC transmission system. The method adds a new variable target control link after the outer loop of the converter controls the calculation of the error link between the target value and the actual value. The input control reference quantity of the double loop control of the flexible DC transmission system is tracked. According to the regulation limit, the input control reference amount of the converter double loop control is divided into multiple progressive small target values, so that the system can reach the small target value without overshoot in a given time, so that the system can reach the small target value quickly. The target value of input control reference is gradually reached, and the aim of fast tracking control reference without overshoot is achieved. In addition, after adding variable target control, the PI link parameters of the double loop control system can be adjusted more easily, and can adapt to the different working conditions of the system. One

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流输电系统的变目标控制方法
本专利技术涉及电力系统柔性直流输电
，具体涉及一种柔性直流输电系统的变目标控制方法。
技术介绍
柔性直流输电的应用场合决定其需要良好的控制性能，要保证其控制系统的稳定性和快速性，在保证直流输电系统的电压和功率稳定的前提下保证潮流的调配灵活和抗干扰能力。柔性直流输电系统的控制方法一般对dq轴电流、电压量进行控制，控制可以分为内环电流控制和外环控制。内环电流控制通过调整换流器的输出电压vd、vq来对id、iq进行跟踪控制。外环控制根据系统所需要的控制模式，如定直流电压、定直流功率、定无功功率等控制方式，根据系统的实际运行状况得到的直流电压、有功功率、无功功率指令值计算得到内环电流控制的id、iq的控制参考值idref和iqref。外环控制是根据所需要的有功和无功参考值以及直流电压参考值，计算内环电流控制的参考值。柔性直流系统在正常运行时，换流器必须要有一端采用定直流电压控制，用于稳定系统的直流电压，并配合定无功功率控制；其他换流站一般采用定有功功率控制和定无功功率控制。为了解决柔性直流输电换流站控制系统的电流动态响应缓慢、控制系统复杂、鲁棒性不强的问题，根据传统的柔性直流输电技术的双环控制，专利技术名称为“基于柔性直流输电系统换流站级改进型控制策略”，专利申请公告号为CN105529731A的中国专利技术专利提出，在传统的控制方法中，对内环控制数学模型进行简化，用预测控制模型进行代替，无需解耦环节。郑连清等人发表的学术论文“基于三级模糊自适应PI控制的VSC-HVDC控制器设计”(郑连清,池俊锋,陆治国.基于三级模糊自适应PI控制的VSC-HVDC控制器设计[J].电力系统保护与控制,2011,39(23):117-122.)中设计了针对VSC-HVDC的模糊自适应PI控制方法，其改进了系统动稳态性能，减少了在起始阶段的超调，并在稳态时转为PI控制以避免稳态时模糊控制的抖震现象。何大清等人发表的学术论文“基于平坦系统的VSC-HVDC控制”(何大清,蔡旭.基于平坦系统的VSC-HVDC控制[J].电工技术学报,2012(12):233-239.)中利用平坦系统控制理论建立VSC-HVDC的双环控制系统，其特点是不需要精确的数学模型，系统的适应性更强，并提高控制系统的动态性能。但是，传统的内外环控制和上述根据传统内外环控制进行改进的控制方法都没有克服快速性和超调量的矛盾，并且其PI参数难以整定，没有很好地保证控制系统的鲁棒性、稳定性、快速性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，为解决柔性直流输电系统控制中控制复杂、难以兼顾快速性和超调性、控制系统鲁棒性不强的问题，提供了一种柔性直流输电系统的变目标控制方法。本专利技术的目的可以通过如下技术方案实现：一种柔性直流输电系统的变目标控制方法，所述方法在换流器外环控制输入目标值后添加了一个新的变目标控制环节。进一步地，所述新的变目标控制环节的函数表达式为：A＝U0+V*(Aref-U0)式中A为加入变目标控制环节后的目标值，U0为控制开始前被控制量的初始值，Aref为最终目标值，T为根据系统调节极限设置的调节时间。进一步地，所述新的变目标控制环节的输出为实数，且随时间变化，在系统的电气量偏离设定的目标值时，开始调整至目标值的时刻，变目标控制器输出值必须要有一个非零的加速度，当到达所设定的调整时间时，变目标环节的输出值的变化速度为零，保证加入的变目标环节不能影响最后系统调整所达到的值，同时由于针对柔性直流输电系统的控制器设计得到的变目标控制函数阶数为三阶，函数满足其二阶导数与三阶导数在调节时间内积分为零，保证函数取正部分与取负部分的面积相等。进一步地，所述换流器外环控制包括定直流电压控制、定有功功率控制和定无功功率控制，其中，所述的定直流电压控制、定有功功率控制配合dq轴坐标系下的电流id内环控制，定无功功率控制配合dq轴坐标系下的电流iq内环控制。进一步地，所述新的变目标控制环节变目标控制的开始时间为检测到系统的电压或功率偏移了目标值或者目标值进行了调整时，对双环控制的输入进行变目标控制，控制时间从此时刻进行计算；所述新的变目标控制环节变目标控制的调节时间根据柔性直流输电系统的调节极限来设置，对于针对定直流电压外环控制设计的变目标控制环节，调节时间T需大于柔性直流输电系统直流侧电容3倍的时间常数，或者根据一次设备的状况进行调整；对于针对定有功功率、定无功功率外环控制设计的变目标控制环节，调节时间T根据交流电网稳定性的要求以及输电系统潮流调配的速率设置。当直流发生故障，监测到直流故障消失后，对恢复过程进行变目标控制，使系统快速恢复到目标值，实现柔性直流系统快速恢复供电。在直流电压或有功功率、无功功率目标值突变时，对调节过程进行变目标控制，使系统的直流电压或有功功率、无功功率能快速无超调地达到目标值。进一步地，与所述新的变目标控制环节相配合的外环控制PI环节比例系数设置为导致柔性直流输电系统振荡的临界值Kpmax，比例系数Ki选择0.01，最后能够根据系统的要求进行微调。进一步地，所述方法适用于所有的柔性直流输电工程，不仅能够用于传统的两电平、三电平的VSC-HVDC，还能够用于模块化多电平MMC-HVDC，且不仅适用于两端的柔性直流输电系统，也能够用于多端柔性直流输电系统的控制。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本专利技术所述方法实现了柔性直流输电系统换流器控制目标值的快速且无超调跟踪调节，并且使得换流器双环控制的PI环节参数更容易整定，增强了控制系统的鲁棒性；通过添加的新的变目标控制环节，将输入的目标值分成若干个小目标，使系统逐步渐次达到最终的控制目标，并通过内外环控制的PI环节参数的配合，使系统快速无超调地达到所设定的目标值。附图说明图1为柔性直流输电系统外环控制策略控制框图。图2为柔性直流输电系统电流内环控制策略控制框图。图3为柔性直流输电系统电流内环控制策略简化控制框图。图4为柔性直流输电系统的变目标控制策略示意图。图5为三端柔性直流输电系统拓扑结构图。图6为模块化多电平换流器拓扑结构图。图7(a)为三端柔性直流输电系统故障后恢复过程加入变目标控制方法的双环控制策略与经典双环控制策略换流站1直流侧有功功率对比图，图7(b)为三端柔性直流输电系统故障后恢复过程加入变目标控制方法的双环控制策略与经典双环控制策略换流站2直流侧有功功率对比图，图7(c)为三端柔性直流输电系统故障后恢复过程加入变目标控制方法的双环控制策略与经典双环控制策略换流站3直流侧有功功率对比图，图7(d)为三端柔性直流输电系统故障后恢复过程加入变目标控制方法的双环控制策略与经典双环控制策略系统的直流电压对比图。图8(a)为加入变目标控制环节后三端柔性直流输电系统在相同的目标不同的PI参数下系统的直流电压示意图，图8(b)为加入变目标控制环节后三端柔性直流输电系统在相同的目标不同的PI参数下换流站1直流侧有功功率示意图，图8(c)为加入变目标控制环节后三端柔性直流输电系统在相同的目标不同的PI参数下换流站2直流侧有功功率示意图，图8(d)为加入变目标控制环节后三端柔性直流输电系统在相同的目标不同的PI参数下换流站3直流侧有功功率示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性直流输电系统的变目标控制方法，其特征在于：所述方法在换流器外环控

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电系统的变目标控制方法，其特征在于：所述方法在换流器外环控制输入目标值后添加了一个新的变目标控制环节。2.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电系统的变目标控制方法，其特征在于，所述新的变目标控制环节的函数表达式为：A＝U0+V*(Aref-U0)式中A为加入变目标控制环节后的目标值，U0为控制开始前被控制量的初始值，Aref为最终目标值，T为根据系统调节极限设置的调节时间。3.根据权利要求2所述的一种柔性直流输电系统的变目标控制方法，其特征在于：所述新的变目标控制环节的输出为实数，且随时间变化，在系统的电气量偏离设定的目标值时，开始调整至目标值的时刻，变目标控制器输出值必须要有一个非零的加速度，当到达所设定的调整时间时，变目标环节的输出值的变化速度为零，保证加入的变目标环节不能影响最后系统调整所达到的值，同时由于针对柔性直流输电系统的控制器设计得到的变目标控制函数阶数为三阶，函数满足其二阶导数与三阶导数在调节时间内积分为零，保证函数取正部分与取负部分的面积相等。4.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电系统的变目标控制方法，其特征在于：所述换流器外环控制包括定直流电压控制、定有功功率控制和定无功功率控制，其中，所述的定直流电压控制、定有功功率控制配合dq轴坐标系下的电流id内环控制，定无功功率控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏成军，刘志江，王真，华夏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44