[發(fā)明專利]一種基于模塊化多電平變換器環(huán)流模型的干擾補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811440070.3
• 申請(qǐng)日: 2018-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN109391165B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尤鋆;廖延濤;金龍;楊俊;王建華;王佐;沈湛;劉輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/483
• 分類號(hào): H02M7/483
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 康燕文

本發(fā)明公開了一種基于模塊化多電平變換器環(huán)流模型的干擾補(bǔ)償方法，通過對(duì)控制系統(tǒng)中存在的電感參數(shù)失配、直流電壓波動(dòng)等干擾進(jìn)行估計(jì)，從而在原控制模型中對(duì)干擾進(jìn)行補(bǔ)償，最終改善控制器性能，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。首先基于電路原理建立模塊化多電平換流器環(huán)流模型，其次應(yīng)用向前歐拉公式將模型離散化，然后在環(huán)流離散模型中加入干擾項(xiàng)，并改寫為線性離散系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式，再基于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)線性離散干擾觀測(cè)器，并計(jì)算極點(diǎn)配置系數(shù)K，最后將干擾估計(jì)值代入環(huán)流離散模型進(jìn)行補(bǔ)償。采用本發(fā)明能夠?qū)δＰ蛥?shù)失配和直流電壓波動(dòng)產(chǎn)生的干擾進(jìn)行估計(jì)，在控制模型中進(jìn)行補(bǔ)償，從而改善控制器性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高壓大功率電力電子變換器領(lǐng)域，具體涉及一種基于模塊化多電平變換器環(huán)流模型的干擾補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)

模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter,MMC)自從被提出以來，一直受到廣泛的關(guān)注。高質(zhì)量的輸出電壓、靈活的電平擴(kuò)展以及有功和無功功率的獨(dú)立控制能力使其在柔性直流輸電、交流傳動(dòng)、分布式發(fā)電等領(lǐng)域都有著巨大的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用空間。然而，作為一種新興的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，必然存在一些難題有待解決，環(huán)流就是其中之一。由于MMC的三相橋臂全部并聯(lián)于直流側(cè)母線上，而系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)三相橋臂間的電壓會(huì)存在一定的壓差，這就使得三相橋臂之間必然會(huì)出現(xiàn)環(huán)流，從而使橋臂電流發(fā)生畸變，增加系統(tǒng)損耗，降低功率傳輸效率。

目前已有諸多控制方法針對(duì)環(huán)流進(jìn)行控制，其中模型預(yù)測(cè)控制(ModelPredictive Control,MPC)因其調(diào)制方法簡(jiǎn)單、控制目標(biāo)靈活、適用于非線性系統(tǒng)等優(yōu)勢(shì)，成為有效的環(huán)流控制手段。但傳統(tǒng)的MPC并沒有考慮實(shí)際系統(tǒng)中存在的參數(shù)失配和直流電壓波動(dòng)等干擾，如橋臂電感值隨溫度、頻率和使用壽命等因素發(fā)生變化，直流電壓隨開關(guān)器件損耗、電網(wǎng)電能質(zhì)量問題而產(chǎn)生波動(dòng)，這些干擾很難實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)量，會(huì)引起控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此該方法目前在實(shí)際工程中應(yīng)用較少。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提出一種基于模塊化多電平變換器環(huán)流模型的干擾補(bǔ)償方法，能夠?qū)δＰ蛥?shù)失配和直流電壓波動(dòng)產(chǎn)生的干擾進(jìn)行估計(jì)，在控制模型中進(jìn)行補(bǔ)償，從而改善控制器性能。

技術(shù)方案：本發(fā)明提出一種基于模塊化多電平變換器環(huán)流模型的干擾補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

(1)建立模塊化多電平變換器環(huán)流模型；

(2)將模塊化多電平變換器環(huán)流模型離散化；

(3)在模塊化多電平變換器環(huán)流離散模型中加入干擾項(xiàng)，并改寫為線性離散系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式；

(4)基于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)線性離散干擾觀測(cè)器，觀測(cè)系統(tǒng)的干擾值；

(5)計(jì)算極點(diǎn)配置系數(shù)K；

(6)將干擾估計(jì)值代入環(huán)流離散模型進(jìn)行補(bǔ)償，構(gòu)建模塊化多電平換流器抗干擾環(huán)流模型。

步驟(1)所述的模塊化多電平變換器環(huán)流模型為：

其中，V_dc是直流側(cè)電壓，e_pk是上橋臂電壓，e_nk是下橋臂電壓，R是橋臂電阻，L是橋臂電感，i_diffk是不平衡電流，i_pk是上橋臂電流，i_nk是下橋臂電流，k＝a,b,c分別表示a相、b相、c相。

步驟(2)所述的離散化后的模塊化多電平變換器環(huán)流模型為：

其中，T_s是采樣時(shí)間。

步驟(3)所述的線性離散系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式為：