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基于CIGRE HVDC控制器的PI参数可视化整定方法

更新时间：2019-12-29 21:25:27 大小：2M 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：HVDC控制器 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

提出一种PI控制器参数的可视化整定方法.该方法直接依据系统传递函数模型,在(Kp,Ki)平面上绘制稳定边界曲线,判断并确定其稳定区域即稳定集；然后在稳定集中选取并绘制满足频域性能指标的控制参数集；最后在频域参数优化的基础上,进行满足稳态性能指标、动态性能指标、超调量和上升时间等时域性能的参数寻优,从而找到最佳的PI参数集.对CIGRE HVDC基准模型的仿真验证了该方法的正确性.

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第32卷第10期

2012年10月

V01．32 No．10

力自化

Electric Power Automation

Equipment

Oct．2012@

基于CIGRE HVDC控制器的PI参数可化整定方法

文

伍家

(南昌航空大学无

，

，刘

斌，刘

技

教育部重点

室，江西南昌330063)

摘要：提出一种PI控制器参数的可化整定方法。方法直接依据系

界曲。判断并确定其定区域即定集：然后在定集中取并

数集；最后在域参数化的基上。性能指性能指、超量和上升

函数模型。在(疋．＆)平面上

制

定

制足

域性能指的控制参

行

足

、

等域性能

的参数

关

。从而找到最佳的PI参数集。 CIGRE HVDC基准模型的仿真

了

方法的正确性。

：PI参数：HVDC控制器：定性：域分析：域分析

721．1

中

分

号：TM 571：TM

文献

：A

文章号：1006— 6047(2012)10一0115— 06

．本文提出一种PI控制器的参数可

性要求等

化整定方法．通

流控制的控制器．并

HVDC 行仿真．使其整定所得参数最

足直流系的指要求。

引言

方法来

HVDC系直流

定

国

大

网会 CIGRE

Direct

高直流HVDC(High Voltage

能提高效率．

潮流的波．避免

出影响网可靠性．它是

Current)

准

系

不

不同

不均匀致使

网的理

网

的

响

接．

力

能

接

和

PI参数可化整定方法

想技之一⋯ 。其控制器的构和参数重影响着

本文研究的PI参数可化整定方法．以形的方

HVDC系的整体性能[2]。PI控制器以其

棒性好、工作可靠、定性好和易于物理

点而广泛用于复中．HVDC

构

、

式清楚地展 K。、K

a．根据系模型直接在以文献『9]方法所

的(K。，Ki)参数可中，找到使系定的参数集，

定集：

的

取情况。具体做法如下：

等特

得

非

性

系

控制系通常也用PI控制器作基本控制器[3]．

合理、有效地取PI参数是控制器良好运行的必要

即

条件。目前．在

定PI参数．需要一定的

定性和相

得的定裕度指

工程

中．常采用凑法来整

b．运用并改文献『8]中的域性能指即幅

裕度和相角裕度的PID参数自整定方法．

足任意大小的域指定集可形：

c．运用性能( 性能(包

括超量o-％和

不同性能指的等

d．把各性能指

与技巧．从而使HVDC

基

系

以

足

的

性能指要求。

得

的

化

文献『4]依据

定的参数范．然后通

价ITAE( 乘以

化参数．具有一定的工程参考价．但其不

所

来

取使

差e。)和

系

取

差泛函

分

ts) 化PI参数．

得

足

差

分)指的最小

可

化

可

形：

化

来

要

需

等

行叠加．得

技

的支持，而且所得参数相

一。文献

到其叠加

。

[5-6]均以新算法代替

的PI控制算法，并直接

叠加准确地出了同

足多个性能要求的

或

接通 ITAE指

化参数．所得参数棒性和

参数域．域中参数的性能指均在同一范内．

范

适

技

性

文献『4]都有所改善，但其

要求高．且参数同存在次解的可能性。文献

PID控制器．

整定其参数．并以差平方和行在

好的适性和快速性．但系

差．且方法繁不易

程算复、

可以是最的．但其参数取具有随机性，域内每

个参数不一定都是最的．也可能是次解。由于

『7]提出的基于GA 化的BP神

运用神

．使系

全局收

网

系

存在采

、

的

等

差

，而集合范

形

网

式有效提高了系

成的差潜在性

1．1参数定集

控制系

棒性．消除了化参数一造

得

的

。

性

。

了改善化所得参数一、算复以及技

框

如

1所示。

收稿日期：2011— 05— 29；修回日期：2012— 08— 28

基金目：国家自然科学基金

50467003

助目(51167014，50967003，

1控制系

框

the National Natural Science Foundation

Project

supported by

Block

of control

system

China(51167014，50967003，50467003)

diagram

Fig．1

万方数据

力自化

第32卷

被控

象：

K皿=』生} ；会!；ij；争0盟sin中。一』王芙}；j；笔；：关 c。s⑦。

(1)

Cp(班粼

磁=等器 sin外嘴群cos瓯¨叫

N(s)=‰5“+‰一ls“一十⋯ +01s+ao

D(s)=6。s“+bn-iS“_+⋯ +blS+bo

(2)

(3)

A。和垂。的可直接由系所要求的指

定，当∞在一定范内取

，可在(K。，Ki)平面分

其中，ai、b／eR(i=0，1，⋯ ，m；j=O，1，⋯ ，n)，且m<n。

画出确定的幅裕度和相角裕度指

曲

．将各指

了

算系

定的控制参数，把G。(s)分子分

曲

所确定的区域行叠交．相交区域就是同

母多式分解成部和虚部，令s=i∞，

：

足幅裕度和相角裕度要求的化参数集。

(4)

1．3

域性能(

棒性由域性能指反映，而系的跟

性能) 域性能指密切相关。

以越小，系

和

性能)

Gp(川=等等黼

系

的

其中，Ⅳe(一∞2)和D。(一∞2)分

G。(j∞)分子、分母

踪性能(即

与

的

部，是甜的偶数倍；No(一t02)和D。(一∞2)分

一般情况下．超量o-％和

跟踪性能越好。

的

乘以(cJ G，(j∞)分子、分母的虚部，是∞的奇数倍

。

方便表示，省去Ⅳe(一∞2)、D。(一∞2)、No(一∞2)和

域的最佳

上．取性能好的小区域，然后遍区域内的每

(疋，K) ，求其性能指

的形式画在(K。，Ki)平

的等。最后，

行叠交．在叠加区域找到

域性能最的参数集．此参数集即最佳参数集。

是在上述

域

化

定集的基

(一∞z)中所有的(一∞2)。

特征方程可以写成：

一

的

及

性

A(s)=(K。肌一K。∞2No一(【，2Do)+

能指。并将各指以等

面上。从而得到各指

(5)

j(K。wNo+Ki(112No+t02D。)=0

可

令式(5)中部和虚部都等于零，可得：

将各指

等

可

由于I型及I型以上的系

差即静差In]．并且

分量e。(∞)，它是

在

入下不存在

差是差信号e(￡)

的

差，无法反映e。(￡)的

l司解式(6)2个方程，口]以在(K。，Ki)半面内

一～一一

直接利用系所要求的域性能指

化

律．具有一定的局限性。

差系数法即

画出

定

界曲。在

定

界曲所划分的各个

数法可以解决上述

．但其受到数收性的限

区域内，分

中使系

任意(K，Ki)参数点

行

，其

制．因此本文在正弦函数入下采用率特性法定

差。具体定如下。

定的参数点所在区域即是定域[9]。

1．2 域性能的参数

人

正弦函数的

出

响

是一个与

入

化

定

率相同、幅和相位不同的正弦函数，以R(s)=

域内的参数[10]。具体做法如下。

sin(tot)

入．以E(s)

出，在

差

函数中

由幅裕度A。和相角裕度中。的定知：

令5=j∞，

：

(j1)

(12)

Gp(j岫阳每)-_七

Gp(j∞㈦一j等)_刮味

其中，∞，和甜。分是开控制系前向通道

⋯

咖(s)= ∞)2器

ess=e。=l咖。(j∞)IA sin(wt+／咖。(j∞))

I咖。(j∞)l：— — _— j— — =

函

1+— }(K，+jo)K。)G。(jw)

J∞

数的相角和幅穿越率。

式(7)

行

可得：

盈匠理

、／(K。∞Ⅳe+Ki山Ⅳo+wD。)2+(∞2仇+∞2群Ⅳ0一KiⅣe)2

K-一J’百Ki=一

(8)

制咖arctan警一arc

an焉鬻蒜

考

到HVDC系

情况以及

差幅

即 2南

和相位化量与∞的上述关系。本文通其幅

大

分

令式(4)中∞= 、甜=哦，得G，(j甜，)和G，(j甜。)

小来取最佳定域，即令ess=l咖。(徊)1。

并代人式(8)，再将部和虚部分整理得：

KpI_．=m瓦De而Ne5+to 2DoNo

糍黼

HVDC控制系数学模型

@’

正常情况下．HVDC系

流控制，逆

控制的整流

采

用

定

采用定关断角y控制的方

万方数据

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