[發明專利]一種適用于MMC半橋串聯結構微電網的并網電流控制方法

在審

• 申請號: 202010320473.5
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111509772A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 王興貴;王海亮;薛晟;李曉英;郭群;楊維滿;郭永吉
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

1.一種適用于MMC半橋串聯結構微電網的并網電流控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(A)根據MMC-MG并網系統的等效電路模型，建立系統的狀態方程；

在三相平衡電網電壓情況下，通過電壓、電流定律得到系統的狀態方程：

式中：i_1x(x＝a,b,c)表示三相輸出電流；L_s、R_s為濾波電感和線路等效電阻；L、R為橋臂電感和等效電阻；u_xp、u_xn分別表示上、下橋臂中N個GM輸出電壓之和；e_sx表示三相電網電壓；

(B)根據步驟A建立的狀態方程，得到歐拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)模型；

令系統等效輸出電壓u_xo＝(u_xn-u_xp)/2；根據公式二的狀態方程，通過Park變換后可得到dq旋轉坐標系下的數學模型：

式中：ω＝θ/t表示基波角頻率；i_1d、i_1q表示輸出電流的dq軸分量；u_sd、u_sq表示系統等效輸出電壓的dq軸分量；e_sd、e_sq為電網電壓的dq軸分量；

選取狀態變量X＝(x₁ x₂)^T＝(i_1d i_1q)^T，將公式二改寫成動態矩陣方程的形式，即可得到MMC-MG并網系統的EL模型：

式中：J₀＝[0 -ωL_o；ωL_o 0]^T，反映系統內部的互聯結構；M₀＝diag([L_o L_o])為正定的對角矩陣；R₀＝[R_o 0；0 R_o]^T，反映系統內部的耗散特性；U₀＝[u_sdo -e_sd；u_sqo -e_sq]^T，表征MMC-MG系統內部與電網之間能量交換的矩陣；

(C)選取誤差能量函數、設置阻尼項，依據無源控制律，結合經典比例積分控制器，得到MMC-MG的并網電流控制；

針對公式三所示的MMC-MG并網系統，設其存儲能量函數為

設狀態變量X的期望平衡點X^*為：

公式三所示的動態矩陣方程也可以寫成如下形式：

式中：X_e表示狀態變量X的誤差，即：結合公式六，誤差能量函數H_e的導數為

為使系統狀態變量快速恢復至期望的平衡點，須誤差能量函數H_e快速收斂至零；因此，需設置阻尼項使能量快速耗散；設增加的阻尼耗散項為R₁X_e，則系統內部耗散項變為

R₁X_e+R₀X_e＝R₂X_e (公式八)

由公式六與公式八即可得到下式：

欲使穩態誤差X_e＝0，令由于X^*為常值，即則無源控制律為

因此，公式十所示的無源控制律與比例積分控制器相結合，則可得到該并網系統的電流控制器：

式中，R_op＝R_o/2；R_d1＝R₁₁/2；R_q1＝R₁₂/2；K_p1、K_p1為比例系數；K_i1、K_i2為積分系數。