[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

一種適用于MMC半橋串聯結構微電網的并網電流控制方法，所述MMC?MG并網系統包括6N個發電模塊GM、MMC三相逆變環節、電網、交流負載，所述電流控制方法包括以下步驟：由MMC?MG等效電路模型，建立系統的狀態方程；根據所建立的狀態方程，得到歐拉?拉格朗日(Euler?Lagrange,EL)模型；選取誤差能量函數、設置阻尼項，依據得到的無源控制律結合經典比例積分控制器，實現MMC半橋串聯結構微電網(MMC?MG)的并網電流控制。本發明具有結構簡單、動態性能好、輸出電流諧波含量低、穩定性較好等優點。

技術領域

本發明涉及微電網控制技術領域，尤其是涉及一種MMC半橋串聯結構微電網(Modular Multilevel Converter Micro Grid，MMC-MG)的并網電流控制方法。

背景技術

近年來，隨著微電網技術的快速發展，傳統H橋逆變器由于器件耐壓性能、控制性能不再滿足發電單元的靈活控制、諧波污染小等的需求，模塊化多電平變換器(ModularMultilevel Converter，MMC)在新型微電網系統結構中得到推廣與應用。MMC具有多電平輸出電壓、子模塊易擴展、開關頻率低等特點，結合以上優點，將風力、光伏、微型燃汽輪機等微源通過變換器接入MMC中子模塊的直流側，構建了一種基于MMC半橋串聯結構的微電網(MMC-MG)。該系統具有微源控制靈活、輸出功率等級高、冗余性好、相間功率易調度等優點。目前，對MMC-MG的研究主要針對其在孤島運行模式下系統輸出特性分析、輸出電壓穩定控制、功率協調控制，但未涉及并網相關控制策略。微電網并網控制的關鍵是輸出功率與電流均應能快速、實時地跟蹤其參考值。輸出電流應為高質量的正弦波，且與電網電壓同相、同頻；諧波含量要低，以減少對電網的影響。

在MMC-MG并網系統中，風、光等隨機性微源受環境的影響其輸出功率具有時變性，而且由于該系統的非線性特性和復雜性。若采用傳統的諸如滯環控制、比例積分控制、比例諧振控制等電流控制方法，會致其控制參數確定困難、動態性能差等問題，控制效果不明顯。為提高系統的靜、動態特性，同時獲得更好地諧波特性和穩定性，本發明將非線性無源控制理論應用于MMC-MG的并網電流控制中。無源控制是從能量的角度出發，采用阻尼注入或能量函數的方式得到無源控制律，然后設計控制器，實現期望軌跡的零誤差。較其他的控制方法，具有結構簡單、易于實現的優勢。

發明內容

本發明的目的是針對以上問題提供一種適用于MMC半橋串聯結構微電網(ModularMultilevel Converter Micro Grid，MMC-MG)并網電流控制方法。

本發明通過以下技術方案實現：

一種適用于MMC半橋串聯結構微電網的并網電流控制方法，所述MMC-MG并網系統中每相均以2N個發電模塊(Generation Module,GM)為基本單元，采用MMC拓撲結構形式組成三相逆變環節，然后經過濾波器、靜態開關等連接至外電網，所述電流控制方法包括以下步驟：

(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；