一种基于高压直流输电系统的自适应线性自抗扰控制方法及系统与流程

本发明涉及控制，尤其涉及一种基于高压直流输电系统的自适应线性自抗扰控制系统及方法。

背景技术：

1、当前国内存在大量的新能源发电经换向型高压直流输电(line-commutatedconverter high voltage direct current,lcc-hvdc)外送的情况，直流输电具有输送容量大、损耗小、功率调节迅速灵活且能够实现非同步联网等优点，在远距离输电和电网互联中发挥着越来越重要的作用；同时近些年来发展迅速的柔性直流输电在风力发电、孤岛供电等方面具有独特的应用优势，因此直流输电在世界范围内得到了快速的发展和广泛的应用。

2、由于lcc-hvdc送端交流电网一般处在偏远地区且送端交流电网较弱，新能源发电基地、送端弱交流电网和lcc-hvdc输电系统会相互耦合，新能源发电lcc-hvdc输电在送端和受端很容易发生系统振荡。由于新能源发电系统振荡失稳会导致严重的电能损耗和设备损坏，相关机构做了大量的调研来提高新能源发电系统的稳定性，然而，新能源发电lcc-hvdc输电送端弱电网情况下的系统振荡事故仍时有发生，故新能源发电lcc-hvdc输电送端弱电网情况下的系统振荡问题需要广泛的关注和研究。

3、新能源发电lcc-hvdc系统负载突变时，lcc-hvdc直流输电线路会出现严重的电压振荡，故新能源发电lcc-hvdc输电受端弱电网系统的稳定性可以通过抑制lcc-hvdc受端电压振荡来提高。故亟需从控制层面来提升直流输电系统的响应速度和稳定性，因此探索高压直流输电系统的控制方法具有重要意义。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供了一种基于高压直流输电系统的自适应线性自抗扰控制系统及方法，提高直流输电系统的稳定性和响应速度。

2、技术方案：本发明在于提供一种基于自适应线性自抗扰的高压直流输电系统控制方法及系统，所述方法包括以下步骤：针对自抗扰线性控制器进行了增益化处理，获得自适应自抗扰线性控制器；基于自适应自抗扰线性控制器实现直流系统中逆变换流器的控制完成直流并网操作。

3、进一步的，所述针对自抗扰线性控制器进行了增益化处理，获得自适应自抗扰线性控制器，包括以下步骤：

4、(1)计算线性误差状态反馈控制器lesf的输出控制量；

5、(2)通过实时采集高压直流输电系统供给的直流电压值，与给定电压值比较，经过控制输出实际高压直流输电系统的系统带宽ωc；

6、(3)计算线性扩张状态观测器leso的状态变量z1、z2、z3；

7、(4)将lsef的输出信号和leso的z3信号进行比较，并将处理后的信号利用控制器的增益进行扰动补偿，将扰动补偿后的信号输入至pwm信号发生器产生信号，产生一定占空比的pwm波信号。

8、进一步的，所述步骤(1)具体为：通过系统带宽确定线性误差状态反馈控制器lesf的输出控制量，公式如下：

9、u0＝kp(r-z1)-kdz2

10、其中，u0为lsef输出控制量，r为系统给定的输入值，z1、z2为线性扩张状态观测器leso观测出的状态变量，kp、kd为控制器的增益，公式如下：

11、

12、其中ts为系统调节时间。

13、进一步的，所述步骤(2)具体为，公式如下：

14、

15、其中，ωc为经过控制输出实际系统带宽，ωc0为系统带宽，ka、kb为自适应调节系数，δu为输出电压偏差量；

16、当系统处于正常工作状态时，系统带宽取ωc0，当系统工作于空载或轻载状态下时，则通过自动调节系数可重新选取当下状态的最优值。

17、进一步的，所述步骤(3)具体为：采用特征方程极点配置方法确定线性扩张状态观测器leso的参数，公式如下：

18、

19、其中，z1、z2、z3分别为状态变量；β1、β2、β3为观测器增益，公式如下：

20、β1＝3ω0，β2＝3ω02，β3＝ω03

21、ω0为观测带宽；ωc为高压直流输电系统的系统带宽。

22、本发明还提供一种根据上述所述的基于自适应线性自抗扰的高压直流输电系统控制方法的直流输电系统控制系统，包括控制器设计模块和直流输电系统控制模块；控制器设计模块，用于针对针对自抗扰线性控制器进行了增益化处理，获得自适应自抗扰线性控制器；直流输电系统控制模块，基于自适应自抗扰线性控制器实现直流系统中逆变换流器的控制完成直流并网操作。

23、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：调节ladrc控制器参数实现系统灵活可控，提高系统响应速度和稳定性，避免系统发生过大振荡导致设备损坏。

技术特征：

1.一种基于高压直流输电系统的自适应线性自抗扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于自适应线性自抗扰的高压直流输电系统控制方法，其特征在于，所述针对自抗扰线性控制器进行了增益化处理，获得自适应自抗扰线性控制器，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的基于高压直流输电系统的自适应线性自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：通过系统带宽确定线性误差状态反馈控制器lesf的输出控制量，公式如下：

4.根据权利要求2所述的基于高压直流输电系统的自适应线性自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为，公式如下：

5.根据权利要求2所述的一种基于高压直流输电系统的自适应线性自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：采用特征方程极点配置方法确定线性扩张状态观测器leso的参数，公式如下：

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于自适应线性自抗扰的高压直流输电系统控制方法的直流输电系统控制系统，其特征在于，包括控制器设计模块和直流输电系统控制模块；控制器设计模块，用于针对自抗扰线性控制器进行了增益化处理，获得自适应自抗扰线性控制器；直流输电系统控制模块，基于自适应自抗扰线性控制器实现直流系统中逆变换流器的控制完成直流并网操作。

技术总结
本发明公开了一种基于高压直流输电系统的自适应线性自抗扰控制方法及系统，所述方法包括以下步骤：针对自抗扰线性控制器进行了增益化处理，获得自适应自抗扰线性控制器；基于自适应自抗扰线性控制器实现直流系统中逆变换流器的控制完成直流并网操作；本发明调节LADRC控制器参数实现系统灵活可控，提高系统响应速度和稳定性，避免系统发生过大振荡导致设备损坏。

技术研发人员：王大江,赵静波,贾勇勇,张国江,周前,李强,朱鑫要,陈静,孟建辉,李文博,李铮,贾宇乔,徐珂,解兵,吴盛军,王晨雨
受保护的技术使用者：江苏省电力试验研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12