5]所述直轴内模控制器环节7的输出量经等效反馈控制器的比例积分环节8，与交轴内模控制器环节7的输出量经等效反馈控制器的解耦交叉项9、换流站交流侧电压的直轴分量10进行交叉解耦运算，得到电流解耦控制器生成的直轴电压指令值14 ;
[0036]所述交轴内模控制器环节7的输出量经等效反馈控制器的比例积分环节8，与直轴内模控制器环节7的输出量经等效反馈控制器的解耦交叉项9、换流站交流侧电压的交轴分量11进行交叉解耦运算，得到电流解耦控制器生成的交轴电压指令值15。
[0037]所述换流站交流侧电压的直轴分量10与电流解耦控制器生成的直轴电压指令值
14、换流站交流侧电流的交轴分量4经VSC数字模型的交叉项17进行偏差调节后，经VSC数字模型的前馈控制器16生成换流站交流侧电流的直轴分量3 ;
[0038]所述换流站交流侧电压的交轴分量11与电流解耦控制器生成的交轴电压指令值
15、换流站交流侧电流的直轴分量3经VSC数字模型的交叉项17进行偏差调节后，经VSC数字模型的前馈控制器16生成换流站交流侧电流的交轴分量4。
[0039]前馈控制器的传递函数为(a lS+l)与(a 2s+l)的比值，反馈控制器的传递函数为(λ ^+1)与(X2s+1)的比值，内模环节的传递函数为l/α 1<3其中，α 1Ν 02分别为内模控制器和前馈控制器中滤波器的传递函数分母系数，λη λ 2分别为反馈控制器中传递函数的分子和分母系数，通过对三自由度内模解耦控制系统中前馈控制器、内模控制器和反馈控制器的参数Ql、α2、λρ λ 2等进行相互配合和调节，即可达到解耦的效果。
[0040]等效反馈控制器比例积分环节的传递函数为(R+sL) /s，等效反馈控制器的解耦交叉项为《L/s，VSC数字模型的前馈控制器传递函数为l/(R+sL)，VSC数字模型的交叉项为?L。R表示各相的串联电阻和电压源型换流器等效到交流侧的电阻值，L表示每一相的串联电抗器、交流侧并联滤波器以及联结变压器的漏抗和损耗的综合等效值。
[0041]参数的选择要综合考虑到多端柔性直流输电系统结构等的各方面因素，不仅要考虑到R和L的定值，还要考虑到变压器的变比和额定容量，交流侧滤波器的品质因数、容量和截止频率，电压源型换流器的开关频率和过调制比，所选择的直流侧电压等级等众多的结构参数和调节参数，所有这些参数综合考虑才决定了解耦控制结构图中的λ、α等系数数值的确定，这和同步电动机的三自由度内模解耦控制的考虑角度完全不同。
[0042]所述电压源换流器的基本单元采用可关断器件与反并联二极管构成，可关断器件选择IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、IGCT(集成门极换流晶闸管)、M0SFET(金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管)或GT0(门极可关断晶闸管)。
[0043]本发明的工作原理:
[0044]下面对本发明的控制原理进行进一步说明。
[0045]对于直轴量而言，外环控制器生成的直轴电流分量1经由前馈控制器环节5与所述换流站交流侧电流的直轴分量3经由反馈调节器环节6进行偏差调节，然后经由内模控制器环节7的控制后，经过等效反馈控制器的比例积分环节8进行比例积分控制，然后与交轴内模控制器环节7的输出量经等效反馈控制器的解耦交叉项9、换流站交流侧电压的直轴分量10进行交叉解耦运算，从而得到电流解耦控制器生成的直轴电压指令值14，然后电流解耦控制器生成的直轴电压指令值14与换流站交流侧电压的直轴分量10、换流站交流侧电流的交轴分量4经VSC数字模型的交叉项17进行偏差调节后，经VSC数字模型的前馈控制器16生成换流站交流侧电流的直轴分量3。
[0046]对于交轴量而言，外环控制器生成的交轴电流分量2经由前馈控制器环节5与所述换流站交流侧电流的交轴分量4经由反馈调节器环节6进行偏差调节，然后进行内模控制器环节7的控制后，经过等效反馈控制器的比例积分环节8进行比例积分控制，然后与交轴内模控制器环节7的输出量经等效反馈控制器的解耦交叉项9、换流站交流侧电压的直轴分量11进行交叉解耦运算，从而得到电流解耦控制器生成的交轴电压指令值15，然后电流解耦控制器生成的交轴电压指令值15与换流站交流侧电压的交轴分量11、换流站交流侧电流的直轴分量3经VSC数字模型的交叉项17进行偏差调节后，经VSC数字模型的前馈控制器16生成换流站交流侧电流的交轴分量4。
[0047]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.基于电压源换流器的直流输电系统的控制方法，其特征是，包括: 直轴分量和交轴分量分别输入各自的三自由度内模解親控制器，生成的控制量再对应的分别经过等效反馈控制器的比例积分环节得到直轴控制量和交轴控制量； 所述直轴控制量与交轴控制量经等效反馈控制器的解耦交叉项、换流站交流侧电压的直轴分量进行交叉解耦运算，从而得到直轴电压指令值；该直轴电压指令值与换流站交流侧电流的交轴分量经VSC数字模型的交叉项、换流站交流侧电压的直轴分量进行偏差调节后，经VSC数字模型的前馈控制器生成换流站交流侧电流的直轴分量； 所述交轴控制量与直轴控制量经等效反馈控制器的解耦交叉项、换流站交流侧电压的交轴分量进行交叉解耦运算，从而得到交轴电压指令值，该交轴电压指令值与换流站交流侧电流的直轴分量经VSC数字模型的交叉项、换流站交流侧电压的交轴分量进行偏差调节后，经VSC数字模型的前馈控制器生成换流站交流侧电流的交轴分量。2.如权利要求1所述基于电压源换流器的直流输电系统的控制方法，其特征是，所述直轴分量包括外环控制器生成的直轴电流分量和换流站交流侧电流的直轴分量；所述交轴分量包括外环控制器生成的交轴电流分量和换流站交流侧电流的交轴分量。3.如权利要求2所述基于电压源换流器的直流输电系统的控制方法，其特征是，所述三自由度内模解耦控制器包括前馈控制器环节、反馈调节器环节和内模控制器环节， 所述外环控制器生成的直轴电流分量经由前馈控制器环节与所述换流站交流侧电流的直轴分量经由反馈调节器环节进行偏差调节后，进行内模控制器环节的控制，生成的控制量再进入等效反馈控制器的比例积分环节； 所述外环控制器生成的交轴电流分量经由前馈控制器环节与所述换流站交流侧电流的交轴分量经由反馈调节器环节进行偏差调节后，进行内模控制器环节的控制，生成的控制量再进入等效反馈控制器的比例积分环节。4.如权利要求3所述基于电压源换流器的直流输电系统的控制方法，其特征是，所述前馈控制器环节对系统解耦的跟随性能进行调节，所述内模控制器环节对系统解耦的鲁棒性进行控制，所述反馈调节器环节主要对系统解耦偏差的鲁棒性进行控制。5.如权利要求3或4所述基于电压源换流器的直流输电系统的控制方法，其特征是，所述前馈控制器环节的传递函数为(ais+l)/(a2s+l)，反馈控制器环节的传递函数为(入4+1)/( λ 2s+l)，内模控制器环节的传递函数为l/α i，其中，α ρ α 2分别为内模控制器和前馈控制器中滤波器的传递函数分母系数，λη λ 2分别为反馈控制器中传递函数的分子和分母系数。6.如权利要求1所述基于电压源换流器的直流输电系统的控制方法，其特征是，等效反馈控制器的比例积分环节的传递函数为(R+sL)/s，R表示各相的串联电阻和电压源型换流器等效到交流侧的电阻值，L表示每一相的串联电抗器、交流侧并联滤波器以及联结变压器的漏抗和损耗的综合等效值。7.如权利要求1所述基于电压源换流器的直流输电系统的控制方法，其特征是，等效反馈控制器的解耦交叉项为《L/s，L表示每一相的串联电抗器、交流侧并联滤波器以及联结变压器的漏抗和损耗的综合等效值。8.如权利要求1所述基于电压源换流器的直流输电系统的控制方法，其特征是，VSC数字模型的前馈控制器的传递函数为l/(R+sL)，VSC数字模型的交叉项为coL，R表示各相的串联电阻和电压源型换流器等效到交流侧的电阻值，表示每一相的串联电抗器、交流侧并联滤波器以及联结变压器的漏抗和损耗的综合等效值。
【专利摘要】本发明公开了基于电压源换流器的直流输电系统的控制方法；包括电流解耦控制器和VSC数字模型，电流解耦控制器包括外环控制器生成的直轴电流指令值和交轴电流指令值、换流站交流侧电流的直轴分量和交轴分量、内模解耦控制器、等效反馈控制器的比例积分与解耦交叉环节、换流站交流侧电压的直轴分量和交轴分量。VSC数字模型包括电流解耦控制器生成的直轴电压指令值和交轴电压指令值、换流站交流侧电压的直轴分量和交轴分量、VSC数字模型的前馈控制器和交叉环节、换流站交流侧电流的直轴分量和交轴分量。本发明能够使得基于电压源换流器的直流输电系统中内模解耦完全，鲁棒性好，抗干扰性好。
【IPC分类】H02J1/00
【公开号】CN105391045
【申请号】CN201510782615
【发明人】杨佳俊, 陈红, 雷宇, 韩涛, 魏延彬, 苏健, 王宁, 孙立军, 王涛, 段美琪, 黄兴, 渠吉鑫, 刘涛, 徐娟, 蔺凯, 李季
【申请人】国网山东省电力公司莱芜供电公司, 国家电网公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月13日