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轻型直流输电系统鲁棒非脆弱H∞控制器设计

更新时间：2019-12-29 22:51:44 大小：763K 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：直流输电系统 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

建立了轻型直流输电系统dg0坐标系下的电压源型换流器被控对象的状态空间方程,考虑到模型参数的不确定性和不确定系统的控制器参数在一定范围内发生加性范数有界摄动的情况.利用线形矩阵不等式(LMI)方法对鲁棒非脆弱H∞状态反馈控制器的设计进行了研究,然后分别对输电系统整流侧和逆变侧设计了鲁棒非脆弱H∞控制器.最后建立了MATLAB仿真模型,将所设计的控制器与H∞控制器进行仿真分析,仿真结果表明所设计的控制器具有良好的非脆弱性和鲁棒性.

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V01．33 No．12

Dec．2013

力自化

Electric Power Automation

@气；鬻：才

Equipment

型直流

系

棒非脆弱H∞控制器

王，王奔，常

(西南交通大学气工程学院，四川成都610031)

摘要：建立了型直流

数的不确定性和不确定系的控制器参数在一定范

式(LMI)方法棒非脆弱H。状控制器的

系

如0坐系下的

源型流器被控象的状

空

方程，考到模型参

内

生加性范数有界

的情况。利用形矩不等

整流和逆

反

行了研究．然后分

系

了

棒非脆弱H。控制器。最后建立了MATLAB仿真模型．将所

的控制器与H。控制器行仿真分析．

仿真果表明所的控制器具有良好的非脆弱性和棒性。

关

中

：

型直流

；H。控制器；非脆弱性；

源型流器；形矩不等式；棒控制；模型

721．1

分

号：TM

文献

：A

DOI：10．3969／j．issn．1006— 6047．2013．12．021

0引言

VSC模型

型高直流

(HVDC

于双端型直流

系

．其两端流器的

Light)是新一代

技

．其主要特点是采用全控型

力

子器件构成

构完全相同，其中一端行建模，如 1所

Source

Converter)．

的

源型流器VSC(Voltage

取代常直流

源型流器[川。与常直流

示。中，Usa-、M小u。交流三相

，屯、沁、i。三

中基于半控型晶管器件的

流

相流．R 采用脉

制技的VSC和路

技

相比．型直流

耗的等效阻，￡交流

路

感，C 直流

技

具有有功功率和无功功率可快速独立控

容器。

制、潮流翻方便快捷以及可向无源

供

等

多

点[矧。

近年来．型直流

技被广泛用于网互

、海

供

和

并网等域，取得了很大的成功

型直流

直

流

并日益受到重 [4-6]。众多学者

系

的建模与控制等行了大量且富有成效的研究[7．m]。

然而．些研究没有考建模程中模型参数的不

确定性．所

没有考

控制器大都采用了

的PI控制．

干

的影响。在工程中．干是确

存

在的．它会影响控制器的控制精度甚至致整个系

的不定。H。性能指具有明确的工程意，它

源型流器的

路

构圈

Circuit

source converter

Fig．1

diagram

voltage

三相

网

平衡，根据 1所示拓扑构，

表明系的干

12]考了干或参数不确定性

H。控制理了VSC— HVDC系控制器．取得了

一定的控制效果。但些文献没有考数字控制器

期望出的影响程度。文献『11—

系

的影响．利用

可得dqO坐系下VSC交流

微分方程(三相

称系

分量零，忽略)

：

∞

一

M_^8

一

．

在

因参数

即当控制器参数偏离原

能无法足所期望的性能指甚至出

况[13-14]。利用非脆弱控制理可以解决数字控制器

的脆弱性 [埒]。

而引起的系脆弱性

．

生

．系

可

Ⅱ

一 ∞

一

“

耐

凹

．b

虹m虹出

●一L●一L

●一L●一￡

R— L尺一L

不

定的情

其中，／／。sd-．“

分

网

d,q 分量；％、‰分

系

VSC交流

网基波

d,q 分量；iz,i。

率。

因此．本文在建立型直流

系被控象

分

网流的d,q 分量；∞ 交流系

状

空方程的基上．考模型参数的不确定性

将式(1)表示

：

和控制器参数偏离原

生

的情况．利用

型直流

形矩不等式(LMI)方法

系

一

l川【

儿。J。

l；一J=[一R0／L— R。／IS][ii：]+

的

棒非脆弱H。控制器。仿真果表明所

的

控制器具有良好的棒性和非脆弱性。

㈤、一7

【

耽。儿00

1／L

J【M。一“。一n厄i甜J

收稿日期：2012— 12— 28；修回日期：2013— 10— 29

性芝二划

万方数据

第12期

王

，等：型直流

系

棒非脆弱H。控制器

根据H。控制理．VSC增广被控象的状

空

孕0

方程可以表示 [12]：

，E22

0拿

E· =

Jz=Ax+BlW+曰2U

tz=ClX+D12U

(3)

1，

一iR一0

1，0

l／L— r／R

?1，肛

㈡=心

1十f／￡

0一iR—

t／L— r／R

1+Z／L

F12

o]T

量X=[i“i ]7，控制量U=[Md u。]7=

c，=K：：汁D1 [三：3

—

．1／L

。。揣。

其中，状

1+Z／￡

Eu耐一M耐+toLi凹M 一uq— toLid]T,Z 控制出，W=

可以明地看出，日。、E。、E：

矩

，F。

[W。：]7

系数矩

系的外来干，矩 A、B。、B：、C。、D。：

Lebesgue可且FTF，≤ J。

棒非脆弱H。控制器

运行中。由于部件老化、A／D和D／A

。

2．2

原理

系

在

2 型直流

系

棒非脆弱H。控制器

等原因．控制器参数有

生

的情况。

就有可能

控制器而言．相

小的控制器参数

2．1模型参数不确定性考

工程中，由于

等原因引起被控象的数学模型存在不确定性．

不确定性可以描述象模型参数的

第1 所建立的VSC被控象的数学模型．模型参

使

系

的性能下降或破坏定性．即表

的脆弱性。下面控制器生参

一个状非脆弱H。控

非脆弱性E16]。

控制律：

在

量

差、器件老化以及

控制器参数

数

的

系

．

反

。

制器，使其控制器的参数

于系式(5)，

表

一个状

反

数的不确定性可以描述 R和￡的

．不妨

其

／／=(K+AK)x

(6)

量

r和Z，

式(2)有：

其中．K

其参数生的

所

的控制器参数：衄控制器

。它具有加性范数有界形式。

AK=凰F2E3

(7)

[|=]+

堕川。

其中，日2、B分

具有合适数的已知

矩

，R

。等

矩

，Lebesgue可且 F2≤ J。

将控制器式(6)代入系式(5)，得

系：

￡+2

(4)

{x=Ad工+吼w

tz=CdX

(8)

￡+Z

Ad=A+△A+(曰2+△占2)(K+△Ⅸ)

Bd2曰1

根据式(4)，被控象状

空

方程可表示：

j工=(A+AA)x+Bl'．，十(B2+△占2)H

tz=Clx+D12H

(5)

C『d=Cl+D12(K+AK)

定

：

反

于系式(5)和定的常数y，若存在

控制律式(6)使得式(8)

些0

o揣

一个状

系

所

L(L+Z)

△A=

有

足孵F2≤ J的R是

近

定的且足||Z Il：≤

y||W II：，称参数K

控制器参数。

系

的

棒非脆弱H。

一土0

L(L+f)

AB2=

下面以定理的形式

出

不确定系在控制器

棒非脆弱H。状

参数生加性范数有界

．

一％

反

控制器存在的一个充分条件。

定理：于一个不确定系式(5)和定常数

y>0，采用足式(7)的非脆弱状控制器式

(6)，使得定且具有H。范数界7的

充分条件是存在正定称矩 X、矩 y及常数A，>

了不失一般性，令[△A AB：]=日1F，[E。E：]，

有：

反

系

近

I H

万方数据

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