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基于电压源型换流器的高压直流输电(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current Transmission,VSC-HVDC)技术是一种新型的直流输电技术,该技术具有可向无源电力网络供电、可实现功率独立控制和电力输送质量好等优点。近年来,伴随着电力电子器件性能的快速提升,电压源型换流器的造价和维护成本相对降低,VSC-HVDC技术被广泛应用到配电输电领域。同时,VSC-HVDC换流器系统控制相关研究也受到国际上众多学者关注。然而VSC-HVDC换流器系统是一个复杂的高阶系统,且具有强耦合特性,这使电压源型换流器系统的高性能控制器的设计难度增加。VSC-HVDC换流器系统高性能控制器的构建是复杂且困难的问题,研究一种合理且有效的控制策略来实现对VSC-HVDC换流器系统的高性能控制具有重要的意义,这也是目前VSC-HVDC换流器控制领域具有挑战性的研究方向之一。本文以上述分析作为研究动机,结合反步控制方法、动态面控制技术和有限时间控制技术设计了一种高性能的新型控制器,实现了对VSC-HVDC电网侧换流器的功率调节控制,本文的主要研究内容如下:1.本文以VSC-HVDC电网侧换流器系统为基础,结合反步法和动态面技术构建了一种科学有效的新型控制器。针对换流器系统复杂且阶次高的特点,本文采用了反步控制方法构建系统的控制器。考虑到反步控制方法在设计系统控制律的过程中会产生计算复杂性问题,本文通过引入动态面技术成功克服了计算复杂性问题。相比于传统的反步控制器,基于动态面技术构建的反步法控制器中不包含设定功率信号的高阶导数信息,因此动态面反步控制技术比反步控制技术具有更优越的控制性能和更广阔的应用范围。2.针对VSC-HVDC电网侧换流器系统,本文在动态面反步控制技术的基础上为了进一步提高系统有功和无功功率调节误差的收敛速度,引入了有限时间控制技术设计了一种控制性能更优越的控制器。基于反步法的有限时间动态面控制技术在保持了动态面反步控制方法的优点的同时,实现了对VSC-HVDC换流器系统有功/无功功率的有限时间快速调节控制。与传统控制技术相比,本文的控制方法不需要测量滤波电容的电流值。最终根据Lyapunov稳定性理论对整个系统的稳定性分析可知,在本文设计的控制策略下的换流器控制系统是稳定的,且闭环系统内所有的信号都是有界的。3.在MATLAB/Simulink环境中完成了对比仿真实验,将反步控制方法和动态面反步控制方法的仿真实验结果进行了对比,验证了经动态面技术改进后反步控制方法具有优越的功率调节性能。此外,本文还完成了动态面反步控制技术和基于反步法的有限时间动态面控制技术的对比仿真实验,验证了有限时间控制技术在VSC-HVDC电网侧换流器功率调节控制过程中具有优越性和有效性。