一種基于adrc控制器的柔性直流輸電控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于ADRC控制器的柔性直流輸電控制系統(tǒng)，包括外環(huán)控制回路和內環(huán)控制回路，外環(huán)控制回路為內環(huán)控制回路提供參考電流，外環(huán)控制回路的左側為風電場端整流側，右側為交流電網端逆變側，將風電場端整流側采集的交流電壓和有功功率的數(shù)據及其額定值分別輸入到定交流電壓ADRC控制器和定有功功率ADRC控制器中，該兩控制器分別采取誤差信號，經過反饋計算，得出參考電流，并分別將參考電流傳輸給內環(huán)控制回路。本控制系統(tǒng)具有較好的抗干擾性、解耦性、魯棒性，尤其是用于風電廠這樣大擾動的電力系統(tǒng)并網時有更好的效果。
【專利說明】 —種基于ADRC控制器的柔性直流輸電控制系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于直流輸電并網領域，涉及柔性直流輸電控制系統(tǒng)，尤其是一種基于ADRC控制器的柔性直流輸電控制系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]柔性直流輸電技術就是基于電壓源換流器的一種新興起的高壓直流輸電技術，是全控型電力電子器件和現(xiàn)代電力電子控制技術在電力系統(tǒng)中應用的產物，它最大的特點就是具有很高的可控性。傳統(tǒng)柔性直流輸電系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，外環(huán)控制電壓、內環(huán)控制電流，理想狀態(tài)下，即使沒有外環(huán)電壓控制，內環(huán)也能快速跟蹤控制電流的幅值和相位，使受控的電流達到穩(wěn)定值，但實際上由于必然存在的各種未知的干擾，使得控制系統(tǒng)達不到預想的精度，傳統(tǒng)的外環(huán)控制采用的是線性的PI控制器，PI控制器具有非常依賴系統(tǒng)的精確數(shù)學模型等缺點，然而對于實際控制對象給出精確的數(shù)學模型相當困難，并且依靠模型建立控制率的方法在控制工程中遇到了很大的挑戰(zhàn)。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種抗干擾能力強的基于ADRC控制器的柔性直流輸電控制系統(tǒng)。
[0004]本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是:
[0005]一種基于ADRC控制器的柔性直流輸電控制系統(tǒng)，包括外環(huán)控制回路和內環(huán)控制回路，外環(huán)控制回路為內環(huán)控制回路提供參考電流，外環(huán)控制回路的左側為風電場端整流偵牝右側為交流電網端逆變側，將風電場端整流側采集的交流電壓和有功功率的數(shù)據及其額定值分別輸入到定交流電壓ADRC控制器和定有功功率ADRC控制器中，該兩控制器分別采取誤差信號，經過反饋計算，得出參考電流，并分別將參考電流傳輸給內環(huán)控制回路。
[0006]而且，所述的ADRC控制器為采用PSO算法優(yōu)化過的ADRC控制器。
[0007]本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:
[0008]本控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，具有不依賴于對象精確數(shù)學模型、較好的抗干擾性、解耦性、魯棒性等優(yōu)點，控制品質更好，尤其是用于風電廠這樣大擾動的電力系統(tǒng)并網時有更好的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型柔性直流輸電控制系統(tǒng)原理圖；
[0010]圖2為本實用新型定有功功率ADRC控制器的原理圖；
[0011]圖3為本實用新型定交流電壓ADRC控制器的原理圖。

【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖并通過具體實施例對本實用新型作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護范圍。
[0013]一種基于ADRC控制器的柔性直流輸電控制系統(tǒng)，包括外環(huán)控制回路和內環(huán)控制回路，外環(huán)控制回路為內環(huán)控制回路提供參考電流Idq_ref，其中的Id_ref能夠控制有功潮流和直流電壓，而Iq_ref能夠控制無功潮流和交流電壓。如圖1所示，風電廠側的送端站采用定交流電壓和定有功功率的控制方式，為確保直流電纜上的電能穩(wěn)定的輸送，逆變側采用定直流電壓、定交流電壓的控制方式。
[0014]圖1中左側為風電場端整流側，右側為交流電網端逆變側，風電場側采樣交流電壓Us、電流Iabc、有功功率P。Us是在abc坐標軸中產生的，為了方便計算將Us輸入到PLL中計算出相角Θ傳輸給abc-dq，將abc坐標軸轉化為dq坐標軸，即Iabc轉換為Idq輸入到內環(huán)控制器中。再將風電場側采集的交流電壓Us和有功功率P的數(shù)據及其額定值Us_ref和Pref分別輸入到定交流電壓ADRC控制器和定有功功率ADRC控制器中，采取誤差信號，經過ADRC的反饋計算出Iq_ref及Id_ref傳輸給內環(huán)控制器。內環(huán)控制器經過計算輸出dq坐標軸下的Udq_ref經坐標變換的Uabc_ref傳輸給PWM控制器,產生的脈沖信號進入整流側電壓源換流器VSCl中完成定交流電壓和定有功功率控制。右側交流電網端逆變側與風電場端整流側同理。
[0015]所述ADRC控制器的工作原理如圖2、圖3所示，信號輸入到跟蹤微分器(TD)使用最速控制綜合函數(shù)獲得具有較高質量的微分信號V1、V2，減去由對象和控制變量經擴張狀態(tài)觀測器(ESO)反饋回來的zl、z2，轉變?yōu)樾盘杄l、e2, ESO能夠把含有未知外擾的非線性的不確定待控制對象通過動態(tài)補償線性化的方式轉換為“積分串聯(lián)型”，ESO還能夠用非線性的結構來觀測對象的狀態(tài)和總擾動。el、e2輸入到非線性狀態(tài)誤差反饋控制律(NLSEF)，它是針對已經變換成“積分器串聯(lián)型”的系統(tǒng)對象設計出來的理想控制器，最后再反饋回對象控制變量中去。
[0016]ADRC控制器的優(yōu)化問題實際上就是多維函數(shù)的優(yōu)化問題，由于ADRC控制器所涉及參數(shù)較多，它們如何取值都會影響到控制器的性能，但是大部分的參數(shù)都能夠根據經驗值事先賦予固定值，一般不需改變，只需要將其中影響較大的5個參數(shù)利用PSO算法協(xié)調組合起來，就能達到最好的控制效果，最終ADRC就可以快速跟蹤控制電流的幅值和相位，使其具有更好的抗干擾能力。
[0017]本實用新型的工作原理:
[0018]本實用新型采用PSO算法優(yōu)化過的自抗擾控制器(ADRC)理論設計了柔性直流輸電的外環(huán)控制系統(tǒng)，自抗擾控制器(ADRC)理論是借鑒了傳統(tǒng)PID控制的思想理念，采用雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，外環(huán)控制電壓，內環(huán)控制電流。采用經過粒子群算法(PSO)優(yōu)化的ADRC控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI控制器，經過仿真研究，已達到增強抗干擾能力的目的。
【權利要求】
1.一種基于ADRC控制器的柔性直流輸電控制系統(tǒng)，其特征在于:包括外環(huán)控制回路和內環(huán)控制回路，外環(huán)控制回路為內環(huán)控制回路提供參考電流，外環(huán)控制回路的左側為風電場端整流側，右側為交流電網端逆變側，將風電場端整流側采集的交流電壓和有功功率的數(shù)據及其額定值分別輸入到定交流電壓ADRC控制器和定有功功率ADRC控制器中，該兩控制器分別采取誤差信號，經過反饋計算，得出參考電流，并分別將參考電流傳輸給內環(huán)控制回路。
2.根據權利要求1所述的基于ADRC控制器的柔性直流輸電控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的ADRC控制器為采用PSO算法優(yōu)化過的ADRC控制器。
【文檔編號】H02J1/00GK204068247SQ201420316750
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權日:2014年6月13日
【發(fā)明者】阮琛奐, 劉強, 趙廣明 申請人:國家電網公司, 國網天津市電力公司