[发明专利]柔性直流输电系统站间耦合判别和内模解耦控制方法

说明书

本发明在双端VSC‑HVDC系统小信号数学模型基础上，推导对象模型的传递函数矩阵，给出了双端换流站是否存在电气耦合的判别方法，并根据内模控制原理，提供一种柔性直流输电系统站间内模解耦控制方法，以削弱两个换流站之间的耦合关系，提升了VSC‑HVDC换流站的独立运行能力。

技术领域

本发明属于电力工程技术领域。具体涉及柔性直流输电系统站间耦合判别和内模解耦控制方法。

背景技术

柔性直流输电系统(VSC-HVDC)可以应用于诸如风力发电并网、孤岛供电、城市配电网增容改造等多个领域。由于直流线路惯性环节少，一端换流站的扰动通过直流输电线路快速传导，影响到另一端换流站，使得换流站间存在着复杂的交互作用。传统的VSC-HVDC系统PI解耦控制仅针对站内有功、无功类被控量间的耦合，忽略了换流站间各被控量间的耦合作用。

发明内容

本发明针对上述问题，在双端VSC-HVDC系统小信号数学模型基础上，推导对象模型的传递函数矩阵，给出了双端换流站是否存在电气耦合的判别方法，并根据内模控制原理，提供内模解耦控制方法，以削弱两个换流站之间的耦合关系，提升了VSC-HVDC换流站的独立运行能力。

本发明提供的技术方案是：

一种柔性直流输电系统站间耦合判别和内模解耦控制方法，其特征在于，

包括以下步骤：

步骤1、依据双端VSC-HVDC系统对象模型的传递函数矩阵G(s)，分析系统输入变量与输出变量间的交互作用；传递函数矩阵非对角线项不为零，即判别为两端换流站被控量间存在交叉耦合，进行步骤2；

其中，传递函数矩阵G(s)依据双端VSC-HVDC系统小信号数学模型得到，具体是双端VSC-HVDC系统小信号数学模型见式(1)：

其中状态变量为x＝[Δi_sd1Δi_sq1Δu_sd1Δu_sq1Δu_cd1Δu_cq1Δu_d1Δi_dΔu_d2Δi_sd2Δi_sq2Δu_sd2Δu_sq2Δu_cd2Δu_cq2]^T，式中i_sd为PCC点d轴电流、i_sq为PCC点q轴电流、u_sd为PCC点d轴电压、u_sq为PCC点q轴电压、u_cd为换流器出口交流d轴电压、u_cq为换流器出口交流q轴电压、u_d为换流器直流侧直流电压、i_d直流电流、L_S为连接电抗器和环流变压器的的等效电感Δ表示增量；所有下标为1的状态变量代表整流站VSC₁中的电气量，所有下标为2的状态变量代表逆变站VSC₂中的电气量；被控对象的输入变量为u＝[Δu'_d1Δu'_q1Δu'_d2Δu'_q2]^T，也为控制器的输出，见式(2)；输出变量y＝[ΔP₁ ΔQ₁ ΔU_d2 ΔQ₂]^T，P₁、Q₁、U_d2、Q₂分别为VSC1有功功率、无功功率和VSC2的直流电压、无功功率；

系统对象模型的传递函数矩阵如式(3)所示：