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基于并网型VSC解耦模型的控制器参数优化

更新时间：2019-12-25 15:03:02 大小：2M 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：VSC解耦模型控制器参数优化 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

采用解耦控制策略的并网型电压源型换流器(VSC)得到了广泛应用.为了获得一种外环比例积分(PI)控制器参数优化的适用性方法,构建了VSC传递函数解耦整定模型,并在PI控制器初始参数基础上,针对时间乘绝对误差积分(ITAE)目标,采用差分进化算法进行了参数优化计算.结果表明:将内环结构合并到VSC的一阶惯性模型中,简化后有利于构建合理适用的解耦整定模型;对应不同的VSC有功和无功控制方式,该整定模型可分为有功类模型和无功类模型;针对各种VSC运行控制方式,通过相应的解耦整定模型,可分别优化出有功和无功最优控制参数;该参数组合对于整个VSC也是近似最优的.

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第40卷第8期：2478．2484

2014年8月31日

、，01．40．No．8：2478-2484

A1lg阻st 3l，2014

高电压技术

High vol诅geEnginee血g

DOI：10．13336／j．1003-6520．hve．2014．08．031

基于并网型VSC解耦模型的控制器参数优化

陈

轲1

(1．河海大学能源与电气学院，南京211100；2．国网浙江省电力公司嘉兴供电公司，嘉兴314033)

谦1，李冲2，金宇清1，陈霄逸1，陶

摘要：采用解耦控制策略的并网型电压源型换流器ⅣSC)得到了广泛应用。为了获得一种外环比例积分(PI)控制

器参数优化的适用性方法，构建了Vsc传递函数解耦整定模型，并在PI控制器初始参数基础上，针对时间乘绝

对误差积分(ITAE)目标，采用差分进化算法进行了参数优化计算。结果表明：将内环结构合并到Vsc的一阶惯性

模型中，简化后有利于构建合理适用的解耦整定模型；对应不同的VSC有功和无功控制方式，该整定模型可分为

有功类模型和无功类模型；针对各种VSC运行控制方式，通过相应的解耦整定模型，可分别优化出有功和无功最

优控制参数；该参数组合对于整个VSC也是近似最优的。

关键词：Vsc；PI控制器；解耦模型；参数优化；传递函数；差分进化算法

ofGrid-connectedVSCControUer

Models

Optimization

byDecoupHng

Kel

cHEN

Qianl，LI

chon孑，JIN Yuqin91，cHENxiaoyil，TAo

^l00，China；

Ene唱y锄d ^ElectricalEnginee血g，Hohai

UniVersi吼Nanjing

(1．College

Electric Power

Electric Power_{Compally，Jia)【ing}

2．Jia)【ing

Comp蝴S讹嘶dzhej沁g

³14033，China)

used．hl or．

Abstmct．嘶d-collnected

source

coIl仃01

has been

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widely

VSC(voltage

der to

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of outer

esta_blished

series of

models of transfer

obtain叩timized

calculated

para】m曲ers

tlle叩timizcd p缸砒neters

dec唧ling

based on mePI commller’s

algorimms

_using^lm^oe^叩d^，i^w触^eialeVolu吐on

function，and

iIlitial

and me

me absolute value of

results iIldicate

e玎0r)cri矧a．111e

p猢eters

ITAE(inte刚ofHme舢ltipliedby

^{mat it is feasible孤d conVenient to}simpli母and

_integrateme_{i珊旧lo叩int0}me first-order inertia model ofVSCto estab-

ideal

models．ne models can

which the

into

be classified

lish

decoupling

^ac石vepower柚d ^reactiVepower categories accormng

re-

VSC’s con仃ol

can be

for active／reactive

nlese

opdmized

modes，锄d

modcs，using

con乜‘olling pammeters

fort11e whole VSC

sults are also

optimized

system．

approximately

evol砸0n

Key words：Vsc；PIcon廿oU％da唧删吨modd；pa：瞰∞ter叩血li髓don；衄s断fIlll甜on；di任柏mal

a190rin姐

直流电压的影响，最后给出了PI参数的取值范围。

引言

文献【3卅利用了粒子群算法，针对基于晶闸管的传

统直流输电，进行了PI控制器参数整定。由于此类

方法是面向相控换流器的，因此针对目前大量应用

的电压源换流器，具有一定的局限性，无法直接套

so眦e

VSC(voltage

converter)具有功率可反转、

电压适应性好、电流畸变率低等优点，因此被广泛

应用于清洁能源的并网【lj，如用于海上风电并网的

柔性直流输电系统。目前并网型VSC主要采用双闭

环解耦控制策略，其PI控制器结构简单、鲁棒性强、

易于工程实践。但是，如何选取合适的控制参数，

从而获得良好的稳定性及动态响应特性，还没有较

好的系统性方法。

用。文献[5]在VSC．HVDC稳态模型基础上，设计

了相应的有功功率和无功功率控制系统，并用

Simplex算法对控制系统的PI参数进行了优化。由

于实际应用中，多采用解耦的双闭环控制策略，因

此目前该方法的实用性较低。文献[6】针对系统传递

函数模型，根据典型二阶系统参数整定方法，给出

了电压和电流环的控制参数理论值。上述方法理论

性较强，但应用局限性大，难以大范围适用。另一

方面，在实际工程中常采用试凑法或经验法，操作

和调节时需要较高的经验和技巧，不易获得满意

效果。

目前国内外相关的研究工作很少。文献【2】简化

了PI参数的整定过程，研究了PI参数对电流指令及

基金资助项目：国家自然科学基金(51137002：51377046)；国家重点基

础研究发展计划(973计划)(2013cB228204)。

Project supportbyNationalNa咖l sci吼ceFo岫daljonofalina(51137002，

B髂ic Research

51377046)，National

(2013CB228204)．

Program

Chim(973 Pro鲫)

万方数据

2479

陈谦，李冲，金宇清，等：基于并网型vSC解耦模型的控制器参数优化

且且

针对上述的需求与不足，以及外环参数的重要

性，本文提出了一种新的外环参数整定方法。首先，

建立了解耦后的开环传递函数整定模型。其次，根

据该整定模型的传递函数，可设定控制参数的初值。

tinle

接着，根据时间乘绝对误差积分(inte鲥of

multiplied by

tlle absolute value of

e盯or'ITAE)准则

构造参数优化模型及相应的约束条件。最后，采用

eVohltion

差分进化算法u1(di虢re而al

algorimm’DE)

图1三相两电平VSC的拓扑结构

进行迭代求解，最终获得控制器的优化参数。

VsC

Fig．1

T0polo盱ofⅡⅡ℃e恤t、)l，o．1evel

1系统模型

“，mf

1．1

VSC的完整模型

三相并网型VSC的主电路结构如图1所示，

甜。、”sb、‰ 分别为网侧三相交流电压；fsa、‰ 、‰

为网侧三相交流电流；尺、工分别为等效电阻以及等

效电抗；甜∞、"cb、“。。分别为换流器侧三相交流电压；

缸、如分别为换流器流出电流以及直流线路电流；

C为直流线路电容；魄为直流线路电压。特定情况

下交流侧电流可分解为两个独立的分量妇和‰ 瞵J。

警

PWM

发生器

材c口ref

●

戳

PLL

韫篷

图2简化控制系统结构图

con廿01 s仃uc眦

Fig．2 Simplified decoupling

有功功率只只与白相关，无功功率Qs只与岛

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