一種柔性直流輸電系統(tǒng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種柔性直流輸電系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，基于電壓源型換流器的高壓直流輸電（VSC-HVDC)即 柔性直流輸電成為研究熱點(diǎn)，VSC-HVDC不僅從根本上解決了傳統(tǒng)高壓直流輸電（HVDC)的 缺陷，還具有傳統(tǒng)HVDC無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)為：（I)VSC-HVDC系統(tǒng)可以獨(dú)立地控制有 功功率和無(wú)功功率，控制更加靈活方便；(2)VSC-HVDC可以工作在無(wú)源逆變方式，能夠聯(lián)結(jié) 弱交流系統(tǒng)或無(wú)源系統(tǒng)，可以向遠(yuǎn)端孤立負(fù)荷供電；（3)VSC能夠動(dòng)態(tài)補(bǔ)償交流母線的無(wú)功 功率，穩(wěn)定交流母線電壓；(4)VSC-HVDC通過(guò)改變送端、受端的直流電壓大小來(lái)改變直流電 流的方向，能夠更方便、更快速地實(shí)現(xiàn)潮流反轉(zhuǎn)，有利于構(gòu)成多端直流系統(tǒng)。
[0003] 由于VSC-HVDC技術(shù)克服了傳統(tǒng)HVDC的固有缺陷，大大地拓寬了直流輸電的應(yīng)用 領(lǐng)域，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個(gè)方面：向遠(yuǎn)方的孤立負(fù)荷送電；向高密度大城市送電； 新能源的饋入；非同步運(yùn)行電網(wǎng)之間的互聯(lián)。
[0004] 在VSC-HVDC系統(tǒng)運(yùn)行中，根據(jù)運(yùn)行需要，一般情況下整流器采用定直流電壓控 制，用以穩(wěn)定直流電壓；逆變器采用定交流電壓控制，用以穩(wěn)定負(fù)荷電壓。整流器的定直流 電壓控制策略通常采用基于PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)矢量控制，外環(huán)為直流電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流 環(huán)，實(shí)現(xiàn)有功電流分量和無(wú)功電流分量的解耦。PI控制抗干擾能力較差，超調(diào)量大，而且PI 參數(shù)不易調(diào)節(jié)。對(duì)于VSC-HVDC這樣一個(gè)強(qiáng)耦合、非線性系統(tǒng)，PI調(diào)節(jié)器難以滿足該系統(tǒng)高 性能的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一）要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種基于蛙跳算法 (SFLA)優(yōu)化自抗擾控制器（ADRC)的柔性直流輸電系統(tǒng)的控制方法，以提高VSC-HVDC系統(tǒng) 抗干擾能力。
[0007](二）技術(shù)方案
[0008] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種蛙跳算法優(yōu)化自抗擾控制器的柔性直 流輸電系統(tǒng)控制方法，其中所述柔性直流輸電系統(tǒng)，是由交流系統(tǒng)、電抗器、整流器、電容、 直流輸電線路、逆變器以及負(fù)荷組成；整流器和逆變器均采用三相橋式電路；整流器采用 基于SFLA優(yōu)化ADRC的柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法，該方法采用雙閉環(huán)矢量控制，其中，電 壓外環(huán)采用SFLA優(yōu)化ADRC的控制以穩(wěn)定直流電壓，內(nèi)環(huán)采用電流解耦控制以實(shí)現(xiàn)有功功 率和無(wú)功功率的解耦。
[0009] 其中，所述的雙閉環(huán)矢量控制具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0010] ⑴對(duì)VSC-HVDC系統(tǒng)的直流線路電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，得到直流電壓實(shí)際值Ud。，并 與直流電壓給定值相比較，得到直流電壓誤差(64-??;
[0011] ⑵直流電壓誤差經(jīng)過(guò)SFLA優(yōu)化ADRC控制，輸出電流d軸參考值&
[0012] (3)計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)傳輸?shù)臒o(wú)功功率實(shí)際值Q，與無(wú)功功率給定值f相比較，得到無(wú) 功功率誤差QtQ;
[0013] (4)無(wú)功功率誤差C-Q經(jīng)過(guò)PI控制，得到電流q軸參考值
[0014] (5) <和6經(jīng)過(guò)內(nèi)環(huán)電流控制得到電壓d軸參考值 < 和電壓q軸參考值<;
[0015] (6) <和< 經(jīng)過(guò)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的變換（2r/2s)，得到電壓a 軸參考值《和P軸參考值W;
[0016](7) <和< 經(jīng)過(guò)電壓空間矢量調(diào)制（SVPffM)，輸出6路PffM信號(hào)控制整流器運(yùn)行。
[0017] 其中，所述SFLA算法優(yōu)化ADRC的步驟如下：
[0018](1)定義：將ADRC中需優(yōu)化參數(shù)M1,M2,Ct1,S1 作為一個(gè)向量X= (M1,M2,Ct1,S1), 每一個(gè)向量代表一只青蛙；
[0019] (2)初始化蛙群：設(shè)青蛙總數(shù)為A，青蛙子群數(shù)為B，每個(gè)子群中青蛙個(gè)體數(shù)為C，則 A=BC;設(shè)最大迭代次數(shù)為Nniax，隨機(jī)產(chǎn)生A只青蛙；
[0020] (3)對(duì)于每只青蛙，計(jì)算其適應(yīng)度大小F1 ;
[0021] (4)將A只青蛙按其適應(yīng)度大小F1進(jìn)行降序排序，按如下方法劃分子群：第一只青 蛙進(jìn)入第一個(gè)子群，第二只青蛙進(jìn)入第二個(gè)子群，…，第B只青蛙進(jìn)入第B個(gè)子群。接著， 第B+1只青蛙進(jìn)入第一個(gè)子群，…，第2B只青蛙進(jìn)入第B個(gè)子群，按照此方法直到把最后 一只青蛙分配完畢；
[0022] (5)在每個(gè)子群內(nèi)部進(jìn)行局部尋優(yōu)；
[0023] (6)局部尋優(yōu)完成后，對(duì)所有青蛙進(jìn)行混合，并按步驟（4)重新劃分子群，然后再 按步驟（5)進(jìn)行局部尋優(yōu)；
[0024] (7)直到算法滿足終止條件：迭代次數(shù)N大于最大迭代次數(shù)Nniax，輸出參數(shù) MpM2, a S i的最優(yōu)值，優(yōu)化結(jié)束。
[0025](三）有益效果
[0026] 本發(fā)明方法采用基于蛙跳算法優(yōu)化自抗擾控制器的雙閉環(huán)矢量控制策略對(duì)整流 器控制，其中，電壓外環(huán)采用SFLA優(yōu)化ADRC的控制以穩(wěn)定直流電壓，內(nèi)環(huán)采用電流解耦控 制以實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率的解耦。本發(fā)明方法可根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)在線進(jìn)行ADRC參 數(shù)調(diào)節(jié)，自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028] 圖1是本發(fā)明柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法的原理結(jié)構(gòu)方框圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明SFLA優(yōu)化ADRC控制原理示意圖；
[0030] 圖中標(biāo)記：1交流系統(tǒng)，2電抗器，3整流器，4電容器，5直流輸電線路，6電容器，7 逆變器，8電抗器，9負(fù)荷。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于 說(shuō)明本發(fā)明，但不能用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0032] 如圖1所示，本發(fā)明的所述的柔性直流輸電系統(tǒng)包括：
[0033] 交流系統(tǒng)1，與電抗器2相連接。
[0034] 電抗器2,與交流系統(tǒng)1和整流3相連接。
[0035] 整流器3,與電抗器2和電容器4相連接，用于把交流系統(tǒng)1的交流電轉(zhuǎn)換為直流 電。
[0036] 電容器4,用以穩(wěn)定直流電壓，為整流器和換流器提供直流電壓支撐。
[0037] 直流輸電線路5,用于直流功率傳輸。
[0038] 電容器6,與直流輸電線路5和逆變器7相連，作用與電容器4相同。
[0039] 逆變器7,與電容器6、直流輸電線路5和電抗器8相連接，用于把直流輸電線路上 的直流電轉(zhuǎn)換為交流電。
[0040] 電抗器8,與逆變器7和負(fù)荷9相連接。
[0041] 負(fù)荷9,是一個(gè)交流負(fù)荷。
[0042] 如圖1所示，本發(fā)明所提供的基于SFLA優(yōu)化ADRC的雙閉環(huán)矢量控制策略，包括如 下步驟：
[0043] (1)對(duì)VSC-HVDC系統(tǒng)的直流線路電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，得到直流電壓實(shí)際值Ud。，并 與直流電壓給定值￡4相比較，得到直流電壓誤差(4 -(4、；
[0044] (2)直流電壓誤差h經(jīng)過(guò)SFLA優(yōu)化ADRC控制，輸出電流d軸參考值〇 ;
[0045] (