[發明專利]一種基于模塊化多電平變換器的靜止無功發生器控制方法

在審

• 申請號: 201611072867.3
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN108123454A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 趙志剛
• 申請（專利權）人: 趙志剛
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于模塊化多電平變換器的靜止無功發生器控制方法，包括模塊化多電平變換器主電路、內模解耦內環電流控制、電壓外環控制、電容電壓平衡控制四個部分。基于內模原理的電流解耦控制策略具有更快的動態響應特性，更強的抗干擾能力和更好的魯棒性。內模解耦原理具有設計簡單、參數整定單一、對模型精度要求低、對不可測干擾能夠消除等眾多優點。同時，當發生三相短路時，接入本發明提出的多電平變換器時，電壓得以恢復，發電機轉速仍可以恢復穩定。

技術領域

本發明涉及一種靜止無功發生器，尤其涉及一種基于模塊化多電平變換器的靜止無功發生器控制方法。

背景技術

風電作為重要的戰略性新興產業，近年來在我國取得了長足的發展。然而，風電場的裝機容量迅猛增加，風電場直接接入電網系統產生的問題日益嚴重。風力發電一般采用感應式異步電機，為了穩定接入點母線電壓，此類風電場接入電網系統時需要吸收無功功率[1]。風速越大，感應電機需要消耗的無功也越多，電壓下降也就越低。由于風機對于暫時性電壓降落比較敏感，故風機端口的電壓降落極易導致切機。因此，在風電場機端必須安裝無功補償裝置[2]。隨著風電場發電容量的不斷增加，傳統兩電平拓撲結構的基于模塊化多電平變換器的靜止無功發生器無功補償容量已不能滿足要求。近年來首次提出的模塊化多電平變換器(modular multilevel converter,MMC)作為一種新型多電平拓撲結構在高壓大容量方面表現出明顯優勢。

傳統靜止無功發生器通常采用基于前饋解耦的電流電壓雙閉環控制策略。然而這種控制算法參數多，調節復雜，動態響應慢，抗干擾能力差，同時對系統參數準確性要求較高。

發明內容

為了克服動態響應慢、抗干擾能力差的難題，本發明提出一種基于模塊化多電平變換器的靜止無功發生器控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

基于模塊化多電平變換器的靜止無功發生器控制方法，包括模塊化多電平變換器主電路、內模解耦內環電流控制、電壓外環控制、電容電壓平衡控制四個部分。

所述模塊化多電平變換器主電路每相由2個橋臂組成，三相共6個橋臂，各橋臂由n個子模塊與一個橋臂電感級聯而成。

所述內模解耦內環電流控制以穩定公共母線電壓為控制目標，根據風電場的無功功率需求為參考指令，動態補償風機并網過程中所需要無功電流。

所述電壓外環控制的控制目標為有功電流分流和無功電流分量的控制，得到內環電流控制的目標電流。

所述電容電壓平衡控制采用獨立子模塊電容電壓均衡控制，能夠保證三相電壓的均衡。

本發明的有益效果是：基于內模原理的電流解耦控制策略具有更快的動態響應特性，更強的抗干擾能力和更好的魯棒性。內模解耦原理具有設計簡單、參數整定單一、對模型精度要求低、對不可測干擾能夠消除等眾多優點。同時，當發生三相短路時，接入本發明提出的多電平變換器時，電壓得以恢復，發電機轉速仍可以恢復穩定。

附圖說明

圖1 基于模塊化多電平變換器拓撲結構。

圖2 MMC換流器等效電路。

圖3 內模控制框圖。

圖4 外環控制框圖。

圖5 電容電壓平衡控制。

具體實施方案