改善HVDC动态特性的非线性附加控制

为进一步改善高压直流输电系统的性能,用状态反馈精确线性化方法设计了整流侧定直流电流、逆变侧定交流电压的非线性附加控制器,只需少量局部反馈信号便可获得良好的调节性能。数字仿真结果表明,该控制器能改善交直流系统的动态特性。     

HVDC中单神经元自适应PID控制方法研究

介绍了将具有自学功能的单神经元模型与常规的比例、积分、微分(PID)控制方法相结合,设计的基于单神经元自适应PID控制器。其控制规律是在高压直流输电(HVDC)系统以整流侧定电流的PID为研究对象,将传感器测得的实际直流电流与参考值比较,再将两者误差信号反馈给PID控制器,产生延迟相角信号。依据误差信号的变化调节延迟相角,从而保持直流线路的恒定。所设计的控制器由实际直流电流与电路参考值之差输入到状态变换器获得的3个量作为神经元的输入,并基于Hebb学习规则、联想式学习策略推导出单神经元的权值调整规律和参数整定方法。采用Simulink典型6脉冲桥HVDC系统的整流侧定电流控制模型仿真,实例说明了神经元算法的实现,其设计的控制器效果好。     

南方电网多直流调制控制的交互影响与协调

受限于现有的小扰动分析软件无法对高压直流输电系统(HVDC)控制回路建模,直流控制器的分析和设计严重依赖于时域仿真,无法获得对于控制器性能的机理性认识.文中利用NETOMAC仿真软件中NEVA的自定义控制器功能,定义了新的HVDC控制回路模型.利用根轨迹技术,分析了2008年度南方电网3回直流调制采用广域信号反馈控制时各自的不同性能,发现了由于HVDC调制引发的模态谐振现象,这种现象的存在使得直流调制控制的阻尼效果被削弱.最后,提出一种利用多直流协调控制消除模态谐振的方案,并通过NETOMAC的时域仿真加以验证.     

基于状态反馈附加阻尼控制的柔性直流电网抑制低频振荡

为了提升交直流互联系统的动态稳定性,研究了利用多端柔性直流输电系统阻尼交流系统低频振荡的方法。分析了柔性直流电网接入后系统的振荡模态,研究了直流电网对交流系统稳定性的影响,并基于全维状态空间反馈设计了柔性直流系统的附加阻尼控制器。系统振荡时该附加阻尼控制器能够输出附加控制量,调节各换流站的有功功率,从而抑制系统的振荡。以含有四端柔性直流电网的新英格兰10机系统为例进行了仿真研究,仿真结果表明,引入了该控制器的柔性直流电网能够很好地抑制原系统的低频振荡,改善系统的动态性能。     

近似逆系统方法应用于HVDC的有源直流滤波器

谐波治理是高压直流(HVDC)输电的关键技术之一。文中分析了应用在HVDC直流侧的有源直流滤波器的工作原理，从跟踪控制的角度出发，选取谐波源电流作为检测对象，把补偿电流作为反馈信号，构建了基于近似逆系统控制的复合控制；在控制器实现中，提出了以滤波器组构建近似逆系统的方法。PSCAD仿真和样机实验结果验证，因避开了弱信号提取问题，加之近似逆系统控制的快速稳定性，有源直流滤波器系统稳定、滤波效果优良，为下一步工业实施奠定了基础。     

近似逆系统方法应用于HVDC的有源直流滤波器

谐波治理是高压直流(HVDC)输电的关键技术之一。文中分析了应用在HVDC直流侧的有源直流滤波器的工作原理，从跟踪控制的角度出发，选取谐波源电流作为检测对象，把补偿电流作为反馈信号，构建了基于近似逆系统控制的复合控制；在控制器实现中，提出了以滤波器组构建近似逆系统的方法。PSCAD仿真和样机实验结果验证，因避开了弱信号提取问题，加之近似逆系统控制的快速稳定性，有源直流滤波器系统稳定、滤波效果优良，为下一步工业实施奠定了基础。     

基于干扰对消原理设计应用于高压直流系统的有源直流滤波器

有源直流滤波器是高压直流输电系统谐波抑制的主要装置之一.针对现有控制方案的缺点,提出一种基于干扰对消原理的控制策略.新的控制策略中,选取传输线电流作为反馈信号,把整流站谐波电流视为系统干扰源,由多个滤波器构建补偿控制器去消除系统干扰.在不改变系统特征方程的条件下,可以有效地改善系统稳态误差,并进一步简化主控制器的设计,从而提高系统的响应速度,增加系统稳定裕量.仿真和实验的结果验证了该控制方案的优越性.     

基于鲁棒H∞观测器的永磁同步电机转速估计方法

提出了一种基于鲁棒H∞观测器的永磁同步电机(PMSM)转速估计方法,建立了PMSM调速系统的非线性数学模型,以交轴电流ia作为输入信号,设计了状态反馈控制器,通过求解Riccati方程得到观测器的反馈控制律,确保鲁棒H∞观测器保持对目标实际状态的良好跟踪.将该算法在PMSM无速度传感器矢量控制系统中进行验证,仿真及实验结果表明,所提方法能够实现估计转速在全转速范围内良好地跟踪实际转速,在系统状态突变或负载扰动时,扰动抑制效果良好,并且对电机参数的变化具有较强的鲁棒性.     

基于键图法的直流电网系统模型

为适应直流电网智能、高效、经济运行的要求,实现各换流站间的协调控制,基于六端直流电网物理仿真平台,将多端直流输电系统视为一个多输入、多输出、多控制目标的系统整体进行了数学建模。提出了适用于多节点、系统级仿真的换流器简化模型,分别讨论了各端电源、负载模型的简化方法,利用键图方法对六端树状直流电网进行了等效建模,并提取出其状态空间方程。最后根据电力系统的常规运行要求对直流电网的具体控制目标进行了数学提炼,写出控制问题的约束条件和指标函数,为进一步设计、优化协调控制器提供了基础。     

多端柔性直流输电系统新型直流电压控制策略

随着电压源型换流器的发展,多端柔性直流输电技术受到了越来越多的关注。提出一种适用于多端柔性直流输电系统的新型直流电压控制策略。该策略通过在直流电压斜率控制中引入一个公共直流参考电压,作为多点直流电压控制换流站的电压反馈控制信号。最后,在PSCAD/EMTDC中建立基于模块化多电平换流器的4端柔性直流输电仿真模型,对所提出直流电压控制策略的特性进行稳态和暂态仿真验证。仿真结果表明：利用所提出的直流电压控制策略,多端柔性直流输电系统能够稳定、可靠地运行。     

交直流互联系统鲁棒自适应直流功率调制

设计了应用于交直流互联电力系统的直流功率调制的非线性鲁棒自适应控制器。该控制器基于驱动各互联区域电网的惯量中心至统一平衡点的设计思想，采用广域测量系统的全局信号，用以阻尼交直流互联系统的区域间功率振荡。采用反步法设计的自适应鲁棒控制规律使控制器对未知参数具有自适应性，对模型误差、扰动和平衡点变化具有较强的鲁棒性。仿真结果表明，与传统的线性直流功率调制控制器相比，该控制器对联络线的功率振荡具有优良的阻尼性能，可显著提高输电极限，而且能很好地适应运行点的变化。     

交直流电力系统非线性鲁棒直流调制控制器设计

随着“西电东送、全国联网”战略的实施,大区之间通过交直流并列运行输电系统实现电网互联。性能优良的直流调制控制器可以快速有效地调节直流联络线的输送功率,减轻交流输电系统的暂态输电压力,以提高交流系统的动态性能。以交直流并列电力系统为研究对象,采用基于扩张状态观测器的动态反馈线性化方法,将系统的非线性数学模型动态补偿为一个伪线性系统,然后利用线性鲁棒H∞理论进行控制器综合。仿真试验表明,当交流联络线发生三相短路故障时,给出的控制器能够有效抑制两侧交流系统的功角振荡,且对于系统不确定性表现出良好的鲁棒性,从而使整个交直流电力系统的暂态稳定性得到改善。与基于精确反馈线性化方法的非线性控制器相比,具有更为优越的动态品质。     

基于线性最优控制的交直流低频振荡附加阻尼控制器设计

对于低频振荡抑制问题,提出了一种新的电力系统稳定器(PSS)及直流附加控制的设计方法。通过改进的总体最小二乘-旋转不变(TLS-ESPRIT)辨识技术分析系统振荡特性,再对各个振荡模态分别辨识出相应的被控传递函数,最后利用带观测器的线性最优控制(LQR)方法设计出相应控制器,达到抑制低频振荡的目的。在设计过程中,利用基于LQR的PSS抑制区域内低频振荡,区域间低频振荡通过基于LQR的直流附加控制完成。     

基于输出反馈控制理论的HVDC附加次同步阻尼控制器

通过在直流输电系统的整流站装设附加次同步阻尼控制器可以削弱交直流并联输电系统中发生的次同步振荡。利用输出反馈线性最优控制理论设计附加次同步阻尼控制器,选取与控制器密切相关的反馈信号Δω5、ΔαR,求解有约束条件的Levine-Athans方程,得出附加控制器的输出反馈增量。特征值分析和时域仿真结果表明:所设计的附加次同步阻尼控制器在很宽的串联补偿条件下能有效地抑制交直流并联输电系统中发生的次同步振荡。     

一种广域滑模模糊HVDC附加控制器设计方法

区域间的低频振荡成为限制区域联络线输送功率大小,影响互联电网安全稳定运行的主要因素之一。为了抑制区域间低频振荡问题,提出了基于滑模控制思想的HVDC模糊附加控制器设计方法。控制器采用广域信号作为反馈输入,基于李亚普莫夫稳定性定理由实时的广域信号确定滑模切换面,从而引入滑模控制理论作为模糊推理的依据,针对典型存在区域间振荡模式的系统在不同的工况下分析了该控制器的实用效果。特征值分析表明,在不同的运行工况下,系统区域间阻尼模式的阻尼都得到很大增强。通过非线性仿真的手段,验证了在不同的工作模式下,不同故障时控制器的动态性能,结果表明控制器均能发挥良好的附加阻尼效果。     

基于概率法的交直流混联系统小干扰稳定性分析与改善

高压直流输电广泛运用于区域电网互联,使得传统交流低频振荡问题越发复杂。大多数对交直流低频振荡的研究都是针对单一运行方式的,本文采用概率法研究多运行方式下交直流混联系统的低频振荡特性并加以抑制。利用插入式建模技术(PMT)建立交直流输电系统和附加直流功率调制的小干扰模型;计算多运行方式下的概率潮流,采用混合中心距和半不变量结合Gram-Charlier级数展开的方法求解概率特征根。基于含交直流混联的四机两区域系统,分别使用中心频率法和测试信号法设计电力系统稳定器(PSS)和附加直流功率调制器(DCM)。根据控制效果提出DCM和PSS参数分步设计的协调原则,仿真结果表明系统小干扰概率稳定性得到明显改善。     

基于惯量中心动态信号的交直流互联系统稳定控制

针对交直流互联电力系统的稳定控制问题，提出了基于系统惯量中心(center of inertia，COI)动态信号的发电机励磁和直流功率调制综合控制方案。该方案中各发电机功角和频率动态跟踪由广域测量系统提供的系统COI动态功角和频率轨迹。直流输电线路功率调制的目标是阻尼区域COI功角和频率间的相互振荡。考虑到模型误差和外部干扰因素，采用反步法设计了非线性鲁棒控制器。对某4机2区域系统进行仿真实验，结果表明该控制方案和控制器突破了系统只能稳定于工频下的局限，增大了系统的稳定域，显著改善了系统的功角稳定性。     

一种利用VSC-HVDC提高发电机阻尼的新控制策略

在交直流混合输电系统中,可以利用直流系统的功率调制来提高交流系统的运行稳定性。文章在建立含有VSC-HVDC的交直流混合输电系统模型的基础上,提出了一种新的VSC-HVDC混合功率调制方法来提高发电机阻尼,该方法利用Bang-bang控制原理设计混合调制信号,并将其加入到常规的PI调节器中。仿真结果表明,加入混合调制信号可以增强系统的阻尼并有效地抑制振荡,能够改善系统在各种扰动下的动态性能。     

直流调制对交直流混合系统稳定性影响的研究

以分散最优控制理论研究了交直流混合电力系统中直流系统的控制方法。通过特征值分析和仿真计算研究了该控制方法对提高系统阻尼以及提高交直流混合系统功率输送能力的作用。研究结果表明：仅仅对一端换流站进行控制，可以同时阻尼不同的振荡模式。