基于自适应动态规划在高压直流输电整流控制中的研究

摘要

高压直流输电(High Voltage Direct Current Transmission，HVDC)系统便于大容量、远距离的输送电力，在我国得到了快速的发展，有利于促进全国电网的互联。HVDC系统是一个高度可控的复杂非线性系统，其控制器的性能是直流输电系统能够正常运行的有力保证。传统的PI或者PID控制器具有结构简单、易于实现以及调节速度较快等优点，在一定程度上能够对HVDC系统进行有效控制，但是当HVDC系统遭受大的扰动时，该控制器会出现自适应不足等问题，因此很难达到预期的响应速度和鲁棒性。针对传统控制器的特点，本篇论文基于自适应动态规划(Adaptive Dynamic Programming，ADP)中的执行依赖启发式动态规划(Action Dependent Heuristic Dynamic Programming,ADHDP)算法设计整流控制器来控制HVDC系统，函数近似结构采用BP(Back Propagation)神经网络，研究工作主要如下所示：
　　首先，本论文研究了HVDC系统的理论体系，主要包括系统的基本原理、构成、连接方式等；然后着重分析了换流器的工作原理以及控制方式，为下文设计整流控制器铺垫了理论基础；并且通过直流输电线路的等值电路，建立了系统的数学模型。
　　其次，深入研究了BP神经网络、径向基(Radial Basis Function，RBF)神经网络、PID以及ADHDP的基本原理。完成了基于BP神经网络的ADHDP整流控制器、RBF神经网络PID整流控制器以及PID整流控制器的设计，研究和推导三种控制器的控制算法，并且给出了这三种控制算法实现的程序流程，采用S函数的M语言编写该三种控制器的算法程序。
　　最后，基于MATLAB/Simulink仿真平台，搭建了一个12脉冲桥结构的 HVDC系统仿真模型，该系统采用整流侧定电流控制、逆变侧定电压控制的基本控制方式。将已经编写好的ADHD、RBF-PID以及PID整流控制器算法程序模块化后嵌入HVDC系统模型中，按照三种控制方式进行仿真研究，该三种方式为：(1)整流侧和逆变侧都使用PID控制器来控制；(2)整流侧使用RBF-PID控制器，逆变侧使用PID控制器；(3)整流侧使用ADHDP控制器，逆变侧使用PID控制器。
　　当HVDC系统进入稳态以后，模拟交流系统发生单相接地短路、两相短路、三相接地短路以及直流输电线路接地短路等故障，然后详细比较和分析仿真结果。结果表明，ADHDP整流控制器能够有效的改善系统的暂态性能，具有良好的鲁棒性以及自适应性。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 论文的研究背景及意义

1.2 高压直流输电系统控制的研究现状

1.3 本篇论文的主要研究工作

第2章 高压直流输电系统的分析

2.1 高压直流输电系统的基本原理

2.2 高压直流输电系统的构成

2.3 高压直流输电系统的连接方式

2.4 换流器的基本原理

2.5 高压直流输电系统的数学模型

2.6 本章小结

第3章 基于BP神经网络的自适应动态规划算法的研究

3.1 BP神经网络简介

3.2 自适应动态规划

3.3 本章小结

第4章 高压直流输电整流控制器的设计

4.1 基于PID的整流控制器的设计

4.2 基于径向基神经网络的整流控制器的设计

4.3 基于执行依赖启发式动态规划的整流控制器的设计

4.4 参数的设定

4.5 本章小结

第5章 高压直流输电系统的仿真与分析

5.1 高压直流输电系统仿真模型的建立

5.2 高压直流输电系统的仿真与分析

5.3 本章小结

第6章 结 论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果