轻型直流输电系统：鲁棒非脆弱H∞控制器设计与仿真验证

本文主要探讨了轻型直流输电系统（HVDCLight）中的控制器设计，特别是在面对模型参数的不确定性以及控制器参数可能发生的摄动时，如何利用鲁棒非脆弱的H∞控制理论来增强系统的稳定性和性能。轻型直流输电系统采用电压源型换流器（VSC），与传统的电流源型换流器相比，具有更高的灵活性和效率，被广泛应用于电网互联、海岛供电和风电并网等领域。 文章首先构建了基于dq0坐标系的VSC状态空间方程，这个模型考虑了交流侧电压和电流，以及线路电阻、电感和直流侧电容器的影响。在实际应用中，模型参数的不确定性是不可忽视的，因为电网条件可能会发生变化，而传统控制器往往忽视了这种不确定性，如采用简单的PI控制器，未充分考虑外部干扰的影响。 为了克服这些问题，作者引入了H∞控制理论，这是一种强调系统抗干扰性能的控制策略。H∞控制不仅关注系统的稳态性能，还注重在面对不确定性时保持系统性能的稳定性。通过线性矩阵不等式（LMI）方法，本文设计了能够抵抗参数变化并保持稳定性的鲁棒非脆弱H∞状态反馈控制器。这种控制器的设计旨在确保即使在控制器参数有所偏离的情况下，系统仍能维持预期的性能，并防止由于参数摄动导致的系统不稳定。 接着，论文分别针对轻型直流输电系统的整流侧和逆变侧设计了相应的控制器，确保了系统在两个关键环节的控制性能。最后，通过MATLAB仿真模型，对比了所设计的鲁棒非脆弱H∞控制器与传统的H∞控制器，结果显示，新设计的控制器在处理干扰和参数变化时表现出更好的鲁棒性和非脆弱性，这对于实际工程应用具有重要意义。 本文的工作对于提高轻型直流输电系统的控制性能和可靠性具有重要的理论价值和实践指导意义，对于提升电力系统的稳定性和抗干扰能力具有显著作用。