CN103050967A - 一种柔性直流输电***自抗扰控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种柔性直流输电***自抗扰控制方法,其技术方案是,所述方法在柔性直流输电***的直流输电线路首端设置整流器控制器,对交流***侧的整流器进行定直流电压控制,直流输电线路尾端设置逆变器控制器,对逆变器进行定交流电压控制,逆变器定交流电压控制采用双闭环矢量控制策略,其中电压外环采用自抗扰控制器控制,内环为电流解耦控制,逆变器交流侧母线电压定向到d轴方向。本发明能够降低***开始响应时无源网络交流侧母线电压的超调量,提高了交流电压控制的精度和稳定性,所述方法能实时估计出***所受内外总扰动并及时进行前馈补偿,提高了***的抗干扰能力,能够满足非线性***的控制要求。
Description
技术领域
本发明涉及直流输电技术领域,特别涉及柔性直流输电***中的自抗扰控制方法。
背景技术
传统高压直流输电(HVDC)具有诸多交流输电无可比拟的优点,例如输送容量不受稳定性限制,可以实现非同步联网,线路基本不存在容性电流,不需要无功补偿等。但由于传统HVDC采用晶闸管作为换流器件,而晶闸管属于半控型器件,关断时需要交流侧提供反向电压,这就要求它所连接交流端必须为有源网络;同时HVDC在逆变运行时,容易发生换相失败等故障。
柔性直流输电即基于电压源型换流器的高压直流输电(VSC-HVDC),是采用PWM技术和可关断型电力电子器件(如IGBT)的新型直流输电技术。它既可以实现有功功率和无功功率的独立控制,又能进行定交流电压和定直流电压控制。在潮流反转时,直流电流方向反转而直流电压极性不变,且换流器之间无需通信,有利于构成并联多端直流输电***。由于VSC为可关断器件,所以VSC-HVDC最显著的特点就是可以工作在无源逆变方式,即受端***可以是无源网络,这使得直流输电为远端孤立负荷供电成为可能。
向无源网络供电VSC-HVDC***逆变侧采用定交流电压控制,用以稳定负荷电压,提高供电电压质量。定交流电压控制策略通常采用基于PID调节器的双闭环矢量控制,外环为电压控制,内环为电流解耦控制。对于VSC-HVDC这样一个多变量、强耦合、非线性的***,PID调节器难以满足实际***在不同工况下的要求,主要存在以下缺点:
(1)闭环***的动态性能对PID参数的变化非常敏感。所以,当被控对象所处的环境发生变化时,PID参数就需要作相应调整。
(2)由于PID控制直接把给定信号与被控对象实际输出之间的误差作为要补偿的信号,这样常常导致在开始运行时PID控制器输出的控制量 过大,使得被控对象实际输出信号出现超调。
(3)PID控制是一种线性组合,很难满足实际工程中非线性***对高性能控制的要求。
(4)当***受到随机扰动作用时,PID控制并不能达到明显的控制效果。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端,提供一种柔性直流输电***自抗扰控制方法,以满足实际***在不同工况下的控制要求。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的:
一种柔性直流输电***自抗扰控制方法,所述方法在柔性直流输电***的直流输电线路首端设置整流器控制器,对交流***侧的整流器进行定直流电压控制,直流输电线路末端设置逆变器控制器,对逆变器进行定交流电压控制,所述逆变器定交流电压控制采用双闭环矢量控制策略,其中电压外环采用自抗扰控制器(ADRC)控制,内环为电流解耦控制。
所述逆变器定交流电压ADRC控制的具体步骤如下:
d.将交流电压q轴分量的误差信号输入PI调节器,PI调节器输出q轴交流电流参考值;
本发明能够根据***的承受能力合理地为给定交流电压值安排过渡过程,得到给定交流电压的跟踪信号,利用该跟踪信号进行后续计算,降低了***开始响应时无源网络交流侧母线电压的超调量,提高了交流电压控制的精度和稳定性;所述方法能实时估计出***所受内外总扰动并及时进行前馈补偿,提高了***的抗干扰能力;所述方法摈弃了传统PI调节器的线性控制,采用状态误差的非线性组合,能够满足实际工程中非线性***的控制要求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明柔性直流输电***及逆变器控制原理结构方框图;
图2为定交流电压ADRC控制原理示意图;
图3为柔性直流输电***逆变器的控制***硬件实现电路示意图;
图4为ADRC控制子程序流程图。
附图或文中所用标号清单为:
HVDC:高压直流输电 , VSC-HVDC:柔性直流输电,
:逆变器交流母线电压q轴分量参考值,
TD:跟踪-微分器, ESO:扩张状态观测器,
NLSEF:非线性状态误差反馈
1、交流***,2、AC滤波器,3、换流电抗器,4、整流器,5、电容器,6、直流输电线路,7、电容器,8、逆变器,9、换流电抗器,10、AC滤波器,11、远端负荷。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1,柔性直流输电***包括:
交流***1,是三相对称的***。
AC滤波器2,与交流***1和换流电抗器3相连接,用于滤除交流侧谐波。
换流电抗器3,与AC滤波器2和整流器4相连接,是交流侧与换流器能量交换的纽带,同时也起到一定的滤波作用。
整流器4,与换流电抗器3、电容5及直流输电线路6相连接,换流器件为全控型器件IGBT,采用三相桥电路进行PWM整流,用于把交流***的交流电转换为直流电,输送到直流输电线路上。
电容器5,与整流器4和直流输电线路6相连接,为两端整流器和逆变器提供直流电压支撑,同时缓冲换流器IGBT关断时的冲击电流,也能起到一定的滤波作用。
直流输电线路6,与整流器4、电容器5、电容器7及逆变器8相连接,用于连接整流器和逆变器,进行直流功率传输。
逆变器8,与直流输电线路6、电容器7及换流电抗器9相连接,换流器件为全控型器件IGBT,采用三相桥电路进行PWM逆变,用于把直流输电线路上的直流电转换为交流电,供给远端孤立负荷。
远端负荷11,是一个交流用电负荷。
所述采用SVPWM方法,保证了逆变器开关频率恒定,同时产生的谐波更小。
上述七步定交流电压ADRC控制通过软件编程实现,并由数字信号处理器(DSP)实现。
参见图2,图2为定交流电压ADRC控制原理示意图。ADRC控制器以和作为输入信号,以作为输出信号,由跟踪-微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)、非线性状态误差反馈(NLSEF)和扰动补偿四部分组成。下面分别对这四部分进行分析:
,
由于PI控制直接把给定信号与***实际输出之间的误差作为要补偿的信号,这样常常导致在开始运行时PI控制器输出的控制量过大,使得***实际输出信号出现超调。而TD采用跟踪信号进行后续计算,降低了***响应开始时交流侧母线电压的超调量,提高了交流电压控制的精度和稳定性。
,
综上,ADRC各组成部分的作用分别为:
图3为柔性直流输电***逆变器的控制***硬件实现电路示意图,图中各模块的功能如下:
电压调理电路:把电压检测电路输出的电压值转换到数字信号处理器(DSP)能接受的电压范围(0~3V)之内。
控制电路:本发明采用DSP TMS320F2812作为控制芯片,其内部有ADC模块、EV模块等。采用DSP内部ADC模块实现Us的模拟信号到数字信号的转换。DSP通过EV模块输出6路PWM,由于DSP芯片的供电电压为0~3V,该6路PWM不能直接驱动逆变器。
驱动隔离电路:用于把DSP输出的6路PWM电平抬高进而驱动逆变器;同时起到弱电信号与强电的隔离作用,避免强电影响弱电信号。
逆变器定交流电压控制策略采用ccstudio软件编程实现,由DSP执行所编写的程序,其中ADRC子程序流程图参见图4所示。
综上所述,与现有技术相比较,本发明的逆变器采用定交流电压控制以稳定无源网络的供电电压,提高供电电压质量。定交流电压控制中电压外环采用ADRC控制。所述方法能够根据***的承受能力合理地为给定交流电压值安排过渡过程,得到给定交流电压的跟踪信号,利用该跟踪信号进行后续计算,降低了***开始响应时无源网络交流侧母线电压的超调量,提高了交流电压控制的精度和稳定性;具有能实时估计出***所受内外总扰动并能及时进行前馈补偿功能,提高了***的抗干扰能力;同时摈弃了传统PI调节器的线性控制,采用状态误差的非线性组合,能够满足实际工程中非线性***对高性能控制的要求。
Claims (6)
1.一种柔性直流输电***自抗扰控制方法,其特征是,所述方法在柔性直流输电***的直流输电线路首端设置整流器控制器,对交流***侧的整流器进行定直流电压控制,直流输电线路末端设置逆变器控制器,对逆变器进行定交流电压控制,所述逆变器定交流电压控制采用双闭环矢量控制策略,其中电压外环采用自抗扰控制器(ADRC)控制,内环为电流解耦控制。
d.将交流电压q轴分量的误差信号输入PI调节器,PI调节器输出q轴交流电流参考值;
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104779635A (zh) * | 2015-03-26 | 2015-07-15 | 上海交通大学 | 适用于vsc-mtdc***的控制器装置 |
CN105223810A (zh) * | 2015-09-06 | 2016-01-06 | 西南交通大学 | 一种基于多变量控制的高铁低频振荡过电压阻尼方法 |
CN106357134A (zh) * | 2016-09-08 | 2017-01-25 | 西南交通大学 | 一种双向ac‑dc‑dc单相变换器及其控制方法 |
CN106981878A (zh) * | 2016-01-18 | 2017-07-25 | 华北电力大学(保定) | 一种基于自抗扰控制的双馈风机抑制电网低频振荡的方法 |
CN107431359A (zh) * | 2015-03-19 | 2017-12-01 | 通用电器技术有限公司 | 电力传输网络 |
CN108206532A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-06-26 | 华南理工大学 | 多端柔性直流输电***直流电压偏差的自抗扰控制方法 |
CN109066756A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-21 | 华南理工大学 | 一种改善***暂态稳定的vsc-hvdc线性自抗扰控制方法 |
CN109067217A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-12-21 | 西安科技大学 | 三相电压型pwm整流器的线性自抗扰控制器的设计方法 |
CN109256944A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-01-22 | 海宁开关厂有限公司 | 一种Cuk变换器的自抗扰控制方法 |
CN109274113A (zh) * | 2018-09-06 | 2019-01-25 | 华北电力大学(保定) | 一种混合多端直流输电***非线性下垂控制方法 |
CN109768564A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-05-17 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 | 一种用于vsc-hvdc***的矢量控制参数优化方法 |
CN110752616A (zh) * | 2019-09-11 | 2020-02-04 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 基于自适应自抗扰比例积分的直流输电***控制方法及*** |
CN115967088A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-04-14 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种柔性互联开关的配电故障自愈方法及相关装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101295877A (zh) * | 2008-06-05 | 2008-10-29 | 上海交通大学 | 海上风电柔性直流输电变流器控制*** |
CN202167170U (zh) * | 2011-06-20 | 2012-03-14 | 山东电力研究院 | 一种用于直流输电***动态特性研究的动模实验装置 |
CN202275142U (zh) * | 2011-08-25 | 2012-06-13 | 中国电力科学研究院 | 柔性直流输电mmc阀稳态运行试验的背靠背试验装置 |
-
2013
- 2013-01-06 CN CN201310003370.6A patent/CN103050967B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101295877A (zh) * | 2008-06-05 | 2008-10-29 | 上海交通大学 | 海上风电柔性直流输电变流器控制*** |
CN202167170U (zh) * | 2011-06-20 | 2012-03-14 | 山东电力研究院 | 一种用于直流输电***动态特性研究的动模实验装置 |
CN202275142U (zh) * | 2011-08-25 | 2012-06-13 | 中国电力科学研究院 | 柔性直流输电mmc阀稳态运行试验的背靠背试验装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
王炳国等: "基于改进遗传算法的高压直流输电***逆变器定电压自抗扰控制器的设计", 《制造业自动化》 * |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107431359B (zh) * | 2015-03-19 | 2021-07-06 | 通用电器技术有限公司 | 电力传输网络 |
CN107431359A (zh) * | 2015-03-19 | 2017-12-01 | 通用电器技术有限公司 | 电力传输网络 |
CN104779635B (zh) * | 2015-03-26 | 2017-07-11 | 上海交通大学 | 适用于vsc‑mtdc***的控制器装置 |
CN104779635A (zh) * | 2015-03-26 | 2015-07-15 | 上海交通大学 | 适用于vsc-mtdc***的控制器装置 |
CN105223810A (zh) * | 2015-09-06 | 2016-01-06 | 西南交通大学 | 一种基于多变量控制的高铁低频振荡过电压阻尼方法 |
CN106981878A (zh) * | 2016-01-18 | 2017-07-25 | 华北电力大学(保定) | 一种基于自抗扰控制的双馈风机抑制电网低频振荡的方法 |
CN106981878B (zh) * | 2016-01-18 | 2019-06-07 | 华北电力大学(保定) | 一种基于自抗扰控制的双馈风机抑制电网低频振荡的方法 |
CN106357134A (zh) * | 2016-09-08 | 2017-01-25 | 西南交通大学 | 一种双向ac‑dc‑dc单相变换器及其控制方法 |
CN106357134B (zh) * | 2016-09-08 | 2018-10-26 | 西南交通大学 | 一种双向ac-dc-dc单相变换器及其控制方法 |
CN108206532A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-06-26 | 华南理工大学 | 多端柔性直流输电***直流电压偏差的自抗扰控制方法 |
CN109066756B (zh) * | 2018-08-01 | 2022-01-18 | 华南理工大学 | 一种改善***暂态稳定的vsc-hvdc线性自抗扰控制方法 |
CN109066756A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-21 | 华南理工大学 | 一种改善***暂态稳定的vsc-hvdc线性自抗扰控制方法 |
CN109274113A (zh) * | 2018-09-06 | 2019-01-25 | 华北电力大学(保定) | 一种混合多端直流输电***非线性下垂控制方法 |
CN109274113B (zh) * | 2018-09-06 | 2022-02-18 | 华北电力大学(保定) | 一种混合多端直流输电***非线性下垂控制方法 |
CN109067217B (zh) * | 2018-09-11 | 2020-02-07 | 西安科技大学 | 三相电压型pwm整流器的线性自抗扰控制器的设计方法 |
CN109067217A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-12-21 | 西安科技大学 | 三相电压型pwm整流器的线性自抗扰控制器的设计方法 |
CN109256944A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-01-22 | 海宁开关厂有限公司 | 一种Cuk变换器的自抗扰控制方法 |
CN109768564A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-05-17 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 | 一种用于vsc-hvdc***的矢量控制参数优化方法 |
CN110752616A (zh) * | 2019-09-11 | 2020-02-04 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 基于自适应自抗扰比例积分的直流输电***控制方法及*** |
CN115967088A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-04-14 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种柔性互联开关的配电故障自愈方法及相关装置 |
CN115967088B (zh) * | 2023-03-15 | 2023-05-16 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种柔性互联开关的配电故障自愈方法及相关装置 |
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