一种基于adrc控制器的柔性直流输电控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于ADRC控制器的柔性直流输电控制系统，包括外环控制回路和内环控制回路，外环控制回路为内环控制回路提供参考电流，外环控制回路的左侧为风电场端整流侧，右侧为交流电网端逆变侧，将风电场端整流侧采集的交流电压和有功功率的数据及其额定值分别输入到定交流电压ADRC控制器和定有功功率ADRC控制器中，该两控制器分别采取误差信号，经过反馈计算，得出参考电流，并分别将参考电流传输给内环控制回路。本控制系统具有较好的抗干扰性、解耦性、鲁棒性，尤其是用于风电厂这样大扰动的电力系统并网时有更好的效果。
【专利说明】 —种基于ADRC控制器的柔性直流输电控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于直流输电并网领域，涉及柔性直流输电控制系统，尤其是一种基于ADRC控制器的柔性直流输电控制系统。
【背景技术】
[0002]柔性直流输电技术就是基于电压源换流器的一种新兴起的高压直流输电技术，是全控型电力电子器件和现代电力电子控制技术在电力系统中应用的产物，它最大的特点就是具有很高的可控性。传统柔性直流输电系统采用双闭环控制系统，外环控制电压、内环控制电流，理想状态下，即使没有外环电压控制，内环也能快速跟踪控制电流的幅值和相位，使受控的电流达到稳定值，但实际上由于必然存在的各种未知的干扰，使得控制系统达不到预想的精度，传统的外环控制采用的是线性的PI控制器，PI控制器具有非常依赖系统的精确数学模型等缺点，然而对于实际控制对象给出精确的数学模型相当困难，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战。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种抗干扰能力强的基于ADRC控制器的柔性直流输电控制系统。
[0004]本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种基于ADRC控制器的柔性直流输电控制系统，包括外环控制回路和内环控制回路，外环控制回路为内环控制回路提供参考电流，外环控制回路的左侧为风电场端整流侦牝右侧为交流电网端逆变侧，将风电场端整流侧采集的交流电压和有功功率的数据及其额定值分别输入到定交流电压ADRC控制器和定有功功率ADRC控制器中，该两控制器分别采取误差信号，经过反馈计算，得出参考电流，并分别将参考电流传输给内环控制回路。
[0006]而且，所述的ADRC控制器为采用PSO算法优化过的ADRC控制器。
[0007]本实用新型的优点和积极效果是:
[0008]本控制系统与传统的控制系统相比，具有不依赖于对象精确数学模型、较好的抗干扰性、解耦性、鲁棒性等优点，控制品质更好，尤其是用于风电厂这样大扰动的电力系统并网时有更好的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型柔性直流输电控制系统原理图；
[0010]图2为本实用新型定有功功率ADRC控制器的原理图；
[0011]图3为本实用新型定交流电压ADRC控制器的原理图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
[0013]一种基于ADRC控制器的柔性直流输电控制系统，包括外环控制回路和内环控制回路，外环控制回路为内环控制回路提供参考电流Idq_ref，其中的Id_ref能够控制有功潮流和直流电压，而Iq_ref能够控制无功潮流和交流电压。如图1所示，风电厂侧的送端站采用定交流电压和定有功功率的控制方式，为确保直流电缆上的电能稳定的输送，逆变侧采用定直流电压、定交流电压的控制方式。
[0014]图1中左侧为风电场端整流侧，右侧为交流电网端逆变侧，风电场侧采样交流电压Us、电流Iabc、有功功率P。Us是在abc坐标轴中产生的，为了方便计算将Us输入到PLL中计算出相角Θ传输给abc-dq，将abc坐标轴转化为dq坐标轴，即Iabc转换为Idq输入到内环控制器中。再将风电场侧采集的交流电压Us和有功功率P的数据及其额定值Us_ref和Pref分别输入到定交流电压ADRC控制器和定有功功率ADRC控制器中，采取误差信号，经过ADRC的反馈计算出Iq_ref及Id_ref传输给内环控制器。内环控制器经过计算输出dq坐标轴下的Udq_ref经坐标变换的Uabc_ref传输给PWM控制器,产生的脉冲信号进入整流侧电压源换流器VSCl中完成定交流电压和定有功功率控制。右侧交流电网端逆变侧与风电场端整流侧同理。
[0015]所述ADRC控制器的工作原理如图2、图3所示，信号输入到跟踪微分器(TD)使用最速控制综合函数获得具有较高质量的微分信号V1、V2，减去由对象和控制变量经扩张状态观测器(ESO)反馈回来的zl、z2，转变为信号el、e2, ESO能够把含有未知外扰的非线性的不确定待控制对象通过动态补偿线性化的方式转换为“积分串联型”，ESO还能够用非线性的结构来观测对象的状态和总扰动。el、e2输入到非线性状态误差反馈控制律(NLSEF)，它是针对已经变换成“积分器串联型”的系统对象设计出来的理想控制器，最后再反馈回对象控制变量中去。
[0016]ADRC控制器的优化问题实际上就是多维函数的优化问题，由于ADRC控制器所涉及参数较多，它们如何取值都会影响到控制器的性能，但是大部分的参数都能够根据经验值事先赋予固定值，一般不需改变，只需要将其中影响较大的5个参数利用PSO算法协调组合起来，就能达到最好的控制效果，最终ADRC就可以快速跟踪控制电流的幅值和相位，使其具有更好的抗干扰能力。
[0017]本实用新型的工作原理:
[0018]本实用新型采用PSO算法优化过的自抗扰控制器(ADRC)理论设计了柔性直流输电的外环控制系统，自抗扰控制器(ADRC)理论是借鉴了传统PID控制的思想理念，采用双闭环控制系统，外环控制电压，内环控制电流。采用经过粒子群算法(PSO)优化的ADRC控制器代替传统的PI控制器，经过仿真研究，已达到增强抗干扰能力的目的。
【权利要求】
1.一种基于ADRC控制器的柔性直流输电控制系统，其特征在于:包括外环控制回路和内环控制回路，外环控制回路为内环控制回路提供参考电流，外环控制回路的左侧为风电场端整流侧，右侧为交流电网端逆变侧，将风电场端整流侧采集的交流电压和有功功率的数据及其额定值分别输入到定交流电压ADRC控制器和定有功功率ADRC控制器中，该两控制器分别采取误差信号，经过反馈计算，得出参考电流，并分别将参考电流传输给内环控制回路。
2.根据权利要求1所述的基于ADRC控制器的柔性直流输电控制系统，其特征在于:所述的ADRC控制器为采用PSO算法优化过的ADRC控制器。
【文档编号】H02J1/00GK204068247SQ201420316750
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】阮琛奂, 刘强, 赵广明 申请人:国家电网公司, 国网天津市电力公司