对于并网VSC基于最优扰动抑制PI控制器的设计
wesam Taha，R.阿卜杜勒和伊戈尔方针为
电气工程系
石油研究所
阿布扎比，阿拉伯联合酋长国weataha@pi.ac.ae，bbeig@pi.ac.ae，iboiko@pi.ac.ae
摘要
电压源变换器（VSC）在交直流互联起主要作用。控制站作为一个重要的问题，它决定了系统的稳定性和性能。因此利用控制算法，可以坚定的拒绝干扰是高度赞赏。本文提出了PI参数选择的一种新方法，我们在解耦的dq矢量C控制方案，基于一阶加纯滞后（FOPTD）模型，分析对穆勒的最优控制器设计/优化可以获得。此外，非线性优化算法HM是秩序实现在O F最小积分时间的绝对误差的最优扰动抑制（ITAE）性能指标。成本函数使用一个weighted-s一种干扰源，即交流输入电压波动和负载扰动，这可能会影响调节电压。仿真结果表明了一个非常相似的系统采用FOPTD调谐参数与最佳的屈服的鲁棒系统抗干扰。得到的结果也验证了实验。
关键词：AC-DC电源转换器；最优控制；优化；能量转换；电能质量；矢量控制；电压源换流器。
一.简介
在过去的十年中，高功率半导体器件已经经历了巨大的发展。因此，利用脉冲宽度调制(PW M)电压源变换器(VSC)技术是可行的。这种技术提供了近正弦输入电流,功率因数和密实度与相位控制整流器。此外，鉴于说唱id技术在电力电子技术革命，快速交换清设备变得便宜[ 1 ] - [ 2 ]。VSC技术的主要应用包括低压电气传动连接，不间断电源的供应（UPS）系统和交流/直流直流[ 3 ] - [ 4 ]互连。自励式柔性直流输电系统技术，常用简称HVDC Lighttrade;，是对1990年代后期所开发的一些传统的高压直流输电系统的缺点。轻型直流输电采用IGBT的PWM技术的开关阀门，在相对高的FR地说开关，使输出电压产生任何所需的相位或振幅的瞬间，因此，充分控制在装置[ 3 ]。在本文中，对轻型高压直流输电系统的front-e ND转换器的控制进行了研究，同时考虑到接收端转换器及其AC电源作为负载模型,如图1所示。
图1，该并网VSC站示意图
一个并网VSC控制策略的鲁棒性仅仅取决于雇用。各种控制算法，可以发现在文献[ 5 ] - [ 8 ]，但最常见的是dq矢量解耦控制。这样的一个方法是利用线性PI控制器采用PWM。其结构由两个嵌套的循环组成:一个相对更快的内循环控制d -和q-axes当前组件,和较慢的外循环控制直流电压或有功功率。这种方法的主要优势是,顾名思义,解耦,即独立的控制影响和反应能力。pi;的选择参数解耦dq-vector似乎并没有行之有效的控制方法。本文在文献的基础上，一个最常用的方法是零极取消实现了基于线性系统模型[ 8 ] - [ 9 ]。不幸的是,这样一个简单的方法只保证系统的稳定性关闭选定的平衡点附近。另一种方法ACH调谐是采用模糊逻辑，这是在[ 10 ]证明没有显着改善，利用线性模型校正。此外，鲁棒性的又一次的干扰是不清楚的在文献中尚未提及。因此，本研究提出了一种系统的PI参数整定方法对并网VSC的第一阶加时间延迟（FO PTD）的模型。同时，一个优化优化算法的干扰抑制的建议。这种算法通过调整参数整定的方法从FOPTD到达T ERMS最佳初始点了减小积分时间的绝对误差（ITA E）。
本文组织如下。在第二节讨论了系统建模和控制。然后，PI调节方法是在第三、四节解释了干扰排斥优化算法。仿真和实验结果的介绍和讨论在第五和第六节，分别。第七节总结论文。、
二．系统建模与控制
本文研究的系统是三相两级，六脉冲桥如图1所示。dq矢量控制计划是用来调节直流母线电压，以及维持一个统一的功率因数。系统的建模其控制器在旋转dq坐标系下进行的。
在dq坐标系下的建模。
互连的电压平衡方程，用交流系统的转换器：
其中，VS（t）的VC（t）和I（t）的分别是三相瞬时源电压，转换器的输入电压和线电流，R代表线路和变压器的电阻,L是升压电感，应用帕克变换得：
其中D和Q下标表示d和q轴分量；omega;是系统的角频率。瞬时有功和无功功率：
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pac = vsdid vsqiq |
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qac = minus;vsdiq vsqid |
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为了方便和简单起见，d轴对齐90后面阶段度导致的恒定d轴源电压和零q轴电压。因此，（3）和（4）减少，
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pac = vsdid |
|
qac = minus;vsdiq |
因此，有功和无功功率进行控制独立地，分别通过控制d轴和q轴电流。另外，在稳定状态在PCC的电压为V = J0，在复杂的矢量标记。假设SDQ SD是Vcdq= Vcd的 JVC，转换器的输入电压电流由下式给出：
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Vsdq minus; Vcdq |
Vcq |
V |
sd |
minus; V |
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Idq |
= |
= minus; |
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cd |
(7) |
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jX L |
X L |
X L |
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其中X L =omega;L。请注意的是Rlt;lt;; X L，因此，忽略了（7）。对VSC站的DC侧的电流平衡方程给定为：
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d |
vdc |
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idc |
= C |
vdc |
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(8) |
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RL |
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dt |
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图, 控制回路的2框图。a的直流电压控制。 B为无功功率控制。
其中，IDC是变换器输出直流电流; VDC是直流母线电压; C是并联连接的电容器，是为直流母线提供的刚度需要和RL是负载抵抗性。在DC侧的功率由下式给出：
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pac |
= vdcidc |
假设转换器中的开关损耗为零，交流与转换器的直流侧可由功率有关平衡方程。等同（5）和（9），得到：
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vdc = |
i |
d |
vsd |
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|
idc |
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B.解耦dq矢量控制设计
正如在第一节中，分离DQ-矢量前面提到的控制方案具有两嵌套循环结构。在本文中，所述VSC站用于直流电压控制，如图所示。3.内部电流环路（ID，IQ）从显影（2），其中，在右手边前两项被视为的dq轴源极电压和线之间的状态方程电流，对应于植物的传递函数给出
- ，而最后两个术语将被视为补偿的条件[11]。
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Gp1(s) = |
id (s) |
= |
iq (s) |
= |
1 |
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′ |
(s) 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
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