多端柔性直流输电系统的自抗扰控制策略研究

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1、工程硕士学位论文多端柔性直流输电系统的自抗扰控制策略研究作者姓名刘志江工程领域电气工程校内指导教师夏成军副教授校外指导教师赵勇教授级高工所在学院电力学院论文提交日期2017年11月ControlStrategyResearchonMMC-MTDCBasedonAuto-DisturbanceRejectionControlADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuZhijiangSupervisor：A.Prof.XiaChengjunSouthChinaUniversityofTechnologyGua

2、ngzhou,China分类号：TM721.1学校代号：10561学号：201521012149华南理工大学硕士学位论文多端柔性直流输电系统的自抗扰控制策略作者姓名：刘志江指导教师姓名、职称：夏成军副教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电气工程论文形式：产品研发工程设计应用研究工程/项目管理调研报告研究方向：高压直流输电论文提交日期：2017年11月27日论文答辩日期：2018年3月18日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：管霖委员：尹华杰、夏成军、杜兆斌、王超摘要由于基于多电平模块化换流器的多端柔性直流输电系统（Modula

3、rMultilevelConverter-Multi-TerminalDirectCurrent,MMC-MTDC），在高压直流电网、分布式能源接入、孤岛供电、异步联网、直流配电网等方面的优势，得到学术界和工程界的重视。MMC-MTDC系统与两端柔性直流输电系统相比，由于系统内有更多的换流站，潮流的调配和电压控制将更加复杂，所以如何协调各换流站在各种工况下保证直流系统的稳定运行是建设MMC-MTDC的研究重点。本文采用理论分析和仿真验证相结合，以MMC-MTDC的离散数学模型、换流器级控制、系统级控制为研究核心，将变目标控制、自抗扰控制、模糊控制引入MMC-MTDC的控制

4、当中，目的是提高MMC-MTDC的稳态运行性能和暂态运行性能并通过仿真验证了所提出的控制策略的有效性。本文首先为了适应微机控制，根据连续的MMC-HVDC数学模型，推导出离散的MMC-HVDC数学模型，并且根据其数学模型推导出离散的MMC-HVDC的内外环控制。随后对MMC-MTDC的系统级控制策略如主从控制策略、直流电压偏差控制策略、直流电压斜率控制策略的原理和特点进行研究，为下文研究作铺垫。其中对直流电压斜率控制进行改进，由于直流电压斜率控制的斜率参数会影响MMC-MTDC故障后的恢复，且因MMC-MTDC是一个高阶非线性系统，难以得到其准确的数学模型，导致直流电压斜

5、率控制参数难以准确地整定。将模糊控制引入直流电压斜率控制中，根据直流电压水平和直流电压变化率来确定斜率参数，并根据不同的运行工况确定不同的模糊推理规则。最后所设计的控制策略进行仿真验证，仿真结果表明该控制策略与直流电压固定斜率控制相比能加快系统的恢复速度和有效维持系统的稳定运行。然后论文分析了柔性直流输电传统双环控制策略的缺点，提出了一种MMC-HVDC的变目标控制方法，在双环控制的目标值输入后添加一个新的控制环节，将最终的目标值分成多个小目标，分步达到目标值，经仿真验证所设计的控制策略能提高控制系统的鲁棒性和快速性，并且降低其超调量。接着分析了自抗扰控制的原理和优点，将

6、自抗扰控制应用在MMC-MTDC的控制系统中，设计了基于自抗扰控制的内外环控制，随后也提出了一种基于自抗扰控制的直流电压偏差控制策略，其相比于传统的直流电压偏差控制策略切换控制方式更快，对目标值跟踪更快速。最后在PSCAD/EMTDC平台上进行仿真验证，结果证明所设计的基于I自抗扰控制的直流电压偏差控制策略的有效性。关键词：多端柔性直流输电系统；系统级控制；换流器级控制；直流电压斜率控制；直流电压偏差控制；模糊控制；自抗扰控制IIABSTRACTAsMMC-MTDCinthehigh-voltagedirectcurrentpowergrid,distributedene

7、rgyaccess,islandpowersupply,asynchronousnetworking,DCdistributionnetworkandotheradvantages,theacademicandengineeringcircleshavepaidattentiontoit.MMC-MTDCsystemcomparedwithtraditionaltheflexibleHVDCtransmissionsystem,becausethesystemhasmoreconverterstations,thedeploy