[发明专利]一种基于Clark变换的VSC-HVDC系统控制器设计方法

说明书

本发明是一种基于Clark变换的VSC‑HVDC系统控制器设计方法，其特点是，包括：根据基尔霍夫定律得出在abc坐标系下的相微分模型，根据在abc坐标系下的相微分模型得出abc坐标系下的均值模型，根据abc坐标系下的均值模型经过clark变换得到αβ坐标系下的均值模型，根据αβ坐标系下的均值模型得到αβ坐标系下的小信号模型，根据αβ坐标系下的小信号模型设计出VSC‑HVDC系统内环控制器、外环有功功率控制器和外环直流电压控制器。具有科学合理，运行稳定，精度高，控制效果佳，适用性强等优点。

技术领域

本发明属于VSC-HVDC系统控制器设计领域，特别涉及一种基于Clark变换的VSC-HVDC系统控制器设计方法。

背景技术

基于电压源换流器的高压直流输电技术(VSC-HVDC)称为柔性直流输电技术，又叫轻型直流输电技术(HVDC Light)。它具有可以工作在无源逆变方式下，实现了有功和无功的独立控制和功率的四象限运行。柔性直流输电技术作为新一代直流输电技术，已经得到了广泛的发展和应用。

由柔性直流输电技术实际工程和技术特点的运行来看，该技术很适合应用于可再生能源并网、孤岛供电、城市电网供电、分布式发电并网、异步交流电网互联等领域，符合我国现阶段发展方向的国情。柔性直流输电的研究应用对于我国电网的发展起到至关重要的作用。

VSC-HVDC是一个复杂的系统，其实际运行性能极大的依赖于其控制系统。合理的控制能提高工程的可用性及可靠性。故而合理正确的控制器设计及其PI参数的整定，对VSC-HVDC系统尤为重要。

对VSC-HVDC系统的控制策略目前分为两类，一类是间接电流控制，也被称为直接控制，实质上就是所谓的电压幅值相位控制。另一类是直接电流控制，也被称为矢量控制，这种控制方式目前占据主导地位，通常由外环电压和内环电流两个环节构成。

现有控制器设计是利用park变换，基于dq坐标系下通过解耦的方法建立数学模型，并利用经典控制理论对PI参数进行整定。但现有控制器的dq轴间存在交叉耦合现象，理论上可以通过电压前馈的方法消除耦合，但在实际运行过程中，这种交叉耦合不能完全被消除，这就影响了控制器的控制效果。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的不足，提供一种科学合理，运行稳定，精度高，控制效果佳，适用性强的基于Clark变换的VSC-HVDC系统控制器设计方法。

本发明所采用的技术方案是，一种基于Clark变换的VSC-HVDC系统控制器设计方法，其特征是，它包括以下内容：

1)根据基尔霍夫定律得出在abc坐标系下的相微分模型

由式(1)得

由式(1)和式(2)得，在abc坐标系下的相微分模型，即

2)根据在abc坐标系下的相微分模型得出abc坐标系下的均值模型

由式(4)得abc坐标系下的均值模型

3)根据abc坐标系下的均值模型经过clark变换得到αβ坐标系下的均值模型

将式(5)经过clark变换得到αβ坐标系下的均值模型，即

4)根据αβ坐标系下的均值模型得到αβ坐标系下的小信号模型

经过线性化得到αβ坐标系下的小信号模型，即