多通道HVDC 附加频率最优控制器设计

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0 引言

我国西部和北部地区水能、煤炭、风能、太阳能资源比较丰富，而东部地区经济发达，是主要的负荷中心。具有输电容量大、距离远、中途无落点等特征的HVDC（高压直流输电）是我国电网发展的必然趋势。在HVDC 中，如果电网系统基本由若干大型发电厂和换流站群组成，且与其余电力系统在电气连接上处于分离的一种运行状态，则此电网系统称之为孤岛运行电网[1-3]。随着HVDC 网状结构的形成，孤岛运行极有可能发生[4-7]。在孤岛运行系统中，直流部分相对于交流部分比重加大，造成系统短路容量降低，受到扰动时系统更容易失去稳定性。因此，有必要研究HVDC 孤岛运行方式，以提高电力系统的稳定性[8]。

文献[9-12]采用附加频率的控制策略，通过调整HVDC 功率来提升其在孤岛运行方式下的稳定性。文献[9-10]设计出PI（比例-积分）控制器来提升HVDC 的运行稳定性，但由于PI 控制器对运行方式较为敏感，一旦系统的运行方式发生变化，控制器的作用就会降低。文献[11-12]采用模块级联的方式，依据一定的工程经验设计出控制器，工作量较大，控制效果又不理想。文献[2，13]提出的鲁棒控制和根轨迹法控制都是单通道，不能同时抑制低频和次同步振荡。

鉴于以上存在的问题，本文提出一种多通道带状态观测器的LQR 最优控制法，相对其他控制法的优点在于控制器设计过程简单，工作量小，控制效果较好。虽然次同步振荡以及低频振荡具有不同的物理机理特点，但在线性条件下，通过阶跃扰动可以辨识出系统在不同振荡模态下的开环传递函数[14-15]。……