[發明專利]一種應用于模塊化多電平換流器的相電容電壓控制方法

有效

• 申請號: 201911275979.2
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN111030487B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 劉進軍;宋曙光;陳星星
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M1/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

本發明公開了一種應用于模塊化多電平換流器的相電容電壓控制方法，包括以下步驟：1)獲取換流器相內子模塊電容電壓和u_∑，得直流誤差信號u_error；2)將所述直流誤差信號u_error通過低通濾波器進行低通濾波，以去除其中的諧波成分及噪聲，得濾波后的直流誤差信號u_error,LPF；3)將濾波后的直流誤差信號u_error,LPF送入比例積分控制器中，并將比例積分控制器的輸出信號送入極點補償器中，然后將極點補償器的輸出作為電壓調節指令Δu^*；4)將步驟3)得到的電壓調節指令Δu^*添加到變流器上下橋臂的電壓指令中，得最終的電壓指令，該方法可有效的控制相電容電壓，提升系統的穩定性，改善動態系統動態性能，且計算負擔較小。

技術領域

本發明屬于電力電子中的模塊化多電平換流器技術領域，涉及一種應用于模塊化多電平換流器的相電容電壓控制方法。

背景技術

隨著大功率電力電子變換裝置的廣泛應用，多電平變換技術得到快速發展。模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是一種新穎的多電平電壓源換流器，自2000年初其提出來以來，由于其具有模塊化的特征，易于拓展、便于裝配，且可以獲得高質量輸出和高電壓等級等優點，是近年研究熱點，其在中高壓應用領域具有明顯的優勢。目前，MMC已廣泛應用在高壓直流輸電(High Voltage Direct Current,HVDC)領域，多條線路已投入運營，如美國Trans Bay Cable工程，中國南澳三端柔性直流輸電工程和舟山五端柔性直流輸電系統等。除此之外,在中壓電機拖動中，MMC也擁有著巨大的潛力。

與傳統兩電平換流器相比，MMC中包含眾多的電容器，為維持系統的穩定運行，電容電壓需要維持恒定?，F有的電容電壓控制策略采用的是分層控制，即總電容電壓控制(整流模式下)，相電容電壓控制，上下橋臂間電容電壓平衡控制，相內電容電壓平衡控制。其中，相電容電壓控制的目標是維持相內所有子模塊電容電壓的穩定。現有的控制方法，如電壓外環+電流內環，功率外環+電流內環，純電壓外環的控制方式均存在一定的缺陷：基于電壓外環的控制方法未考慮子模塊電容電壓中的波動，進行影響MMC的運行；功率外環在數字控制器中引入了額外的計算操作，增加系統負擔；電流內環的存在限制了MMC環流控制器的設計等。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種應用于模塊化多電平換流器的相電容電壓控制方法，該方法可有效的控制相電容電壓，提升系統的穩定性，改善動態系統動態性能，且計算負擔較小，

為達到上述目的，本發明所述的應用于模塊化多電平換流器的相電容電壓控制方法包括以下步驟：

1)獲取換流器相內子模塊電容電壓和u_∑，再將換流器相內子模塊電容電壓和u_∑與電壓指令值2U_dc進行比較，其中，U_dc為直流母線電壓，得直流誤差信號u_error；

2)將所述直流誤差信號u_error通過低通濾波器進行低通濾波，以去除其中的諧波成分及噪聲，得濾波后的直流誤差信號u_error,LPF；

3)將濾波后的直流誤差信號u_error,LPF送入比例積分控制器中，并將比例積分控制器的輸出信號送入極點補償器中，然后將極點補償器的輸出作為電壓調節指令Δu^*；

4)將步驟3)得到的電壓調節指令Δu^*添加到模塊化多電平換流器上下橋臂的電壓指令中，得最終的電壓指令，然后根據最終的電壓指令控制換流器的相電容電壓。

步驟1)的具體操作為：