Passive control design for multi-terminal VSC-HVDC systems via energy shaping
Passive control design for multi-terminal VSC-HVDC systems via energy shaping
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通过能量整形进行多端 VSC-HVDC 系统的无源控制设计
DOI：
10.1016/j.ijepes.2017.12.028
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发表时间：
2018-06
影响因子：
5.2
通讯作者：
Wu Q. H.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yang B.;Jiang L.;Yu Tao;Shu H. C.;Zhang Chuan-Ke;Yao Wei;Wu Q. H.
研究了一种基于多端电压源换流器（VSC）的高压直流（VSC-HVDC）系统的无源控制（PC）方案，该方案可以提供可靠有效的可再生能源电力集成。为每个终端构造一个存储函数，并通过具有额外系统阻尼的反馈钝化将其整形为所需的输出严格无源形式。有益的非线性被保留，这导致有功功率、无功功率和直流电缆电压的更好的瞬态动态。然后利用输出动态的零动态技术证明了与直流电缆电流和公共直流电压相关的内动态是渐近稳定的，从而使得闭环系统是渐近稳定的。在四端VSC-HVDC系统上进行了案例研究，在六种情况下，具有参数不确定性的有功功率和无功功率调节、交流（AC）母线和DC电缆故障、海上风电场连接、弱AC电网连接以及DC电缆电阻不确定性的鲁棒性。仿真结果验证了PC相对于线性比例积分（PI）控制和非线性反馈线性化控制（FLC）在各种工况下的有效性。
This paper investigates a passive control (PC) scheme for multi-terminal voltage source converter (VSC) based high voltage direct current (VSC-HVDC) systems, which can provide a reliable and effective integration of electrical power from renewable energy. A storage function is constructed for each terminal and reshaped into a desired output strictly passive form via feedback passivation with an extra system damping. The beneficial nonlinearities are retained which results in a better transient dynamics of the active power, reactive power, and direct current cable voltage. Then the retained internal dynamics related to the direct current (DC) cable current and common DC voltage is proved to be asymptotically stable by zero-dynamics technique of output dynamics, thus the closed-loop system can be asymptotically stabilized. Case studies are carried out on a four-terminal VSC-HVDC system, under six conditions, e.g., active power and reactive power regulation with parameter uncertainties, faults at alternating current (AC) bus and DC cable, offshore wind farm connection, weak AC grid connection, and robustness of DC cable resistance uncertainties. Simulation results verify the effectiveness of PC against that of linear proportional-integral (PI) control and nonlinear feedback linearization control (FLC) under various operation conditions.
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