[發明專利]基于混合型MMC-HVDC的控制方法

有效

• 申請號: 202010947312.9
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112103983B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 嚴喜林;梁寧;張楠;吳健穎;楊光源;國建寶;馮雷
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02M7/219
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 鄧潮彬;黃培智

本發明公開一種基于混合型MMC?HVDC的控制方法，采用調制信號控制調制模塊，調制信號包括三種頻率成分：由外環控制模塊與內環交流電流控制模塊級聯輸出的交流調制信號、橋臂能量均衡控制模塊輸出的直流調制信號，以及二倍頻橋臂環流抑制控制模塊輸出的二倍頻調制信號，交流調制信號、直流調制信號和二倍頻調制信號三種信號匯合后形成所述調制信號；外環控制包括有功外環控制與無功外環控制兩個環路，內環交流電流控制為典型的dq解耦控制。本發明的控制方法在滿足混合型MMC控制系統需要引入直流調制信號和平衡橋臂電壓的兩各要求的基礎上，同時規避原有控制策略較為繁雜的缺點，使得控制系統更加清晰明了，具有更強的可實施性。

技術領域

本發明涉及電力系統柔性直流輸電領域，尤其涉及一種基于混合型MMC-HVDC的控制方法。

背景技術

近年來，柔性直流輸電技術迅速發展，而控制系統對于柔性直流輸電系統功能的實現至關重要，因此對于控制系統的研究成為研究熱點。目前柔性直流輸電中常用的電壓源換流器是半橋型模塊化多電平換流器，具有制造難度低、損耗成倍下降、階躍電壓降低、波形質量高、故障處理能力強等優點，因此在柔性直流輸電系統中廣泛應用，已經有比較成熟的研究成果。而混合型模塊化多電平換流器在具備半橋MMC優點的同時又可以利用全橋子模塊的負電平輸出能力，使得混合型MMC具備直流故障處理能力，同時在穩態下也可實現電壓調制比大于1的工況，進而可實現直流降壓運行或交流提壓運行。控制系統是輸電系統的重要組成部分，因此混合型MMC控制策略的研究具有非常廣闊的前景。

在MMC柔性直流輸電系統中主要使用基于同步旋轉坐標系(dq坐標系)及相應的比例-積分(PI)控制算法，該方法在同步旋轉坐標系下建立VSC的數學模型，將abc坐標系下得三相交流量變換為dq坐標系下的兩軸直流量，簡化了換流器的數學模型，使控制器的設計變得簡單，且控制效果良好，在柔性直流輸電系統中得到廣泛應用，因此混合型MMC的控制策略也基于此控制算法進行研究。

基于混合型MMC相對于半橋所增加的優點，使得其對于控制系統又提出來新的要求，由于混合型MMC中引入了可輸出負電平的全橋子模塊，故調制信號中增加了直流成分控制自由度，即引入直流調制指數M_dc，可以讓混合型MMC迅速跟蹤直流電壓的變化，因而控制系統中增加了產生直流調制信號的控制模塊。當混合型MMC在交流側和直流側都具有獨立的控制，可能會在橋臂電容器上產生能量不平衡的問題，故還需要引入額外的控制回路來平衡橋臂電壓。即相對于半橋MMC的基本控制，混合型MMC的基本控制要能夠產生直流調制信號，同時能夠實現橋臂電壓均衡控制。目前所使用的混合型MMC的基本控制相對于半橋MMC增加了直流電流控制回路和橋臂能量均衡控制回路。其一，目前所使用的混合型MMC控制系統在電流內環控制上引入了直流電流控制環，使得正常運行以及直流故障期間直流電流被控制住。通過閉環調節橋臂電壓參考值的直流分量從而調節混合型MMC的直流端口電壓，從而對于混合型MMC的直流電流進行精確控制，把直流控制環的外環用于控制MMC有功功率。其二，為了精確地調節直流電壓，需要維持功率模塊的電容電壓處于恒定值，也就是實現橋臂能量均衡，為此傳統混合型MMC將旋轉坐標系下的d軸有功功率外環用于控制功率模塊電容電壓平均值。但是目前所使用的這種控制方法相對來說較為復雜，增加了內環電流控制模塊，又將原本的有功無功功率外環直接得到旋轉坐標系下的內環電流控制器輸出電流參考值的便利性破壞了，使得控制各量之間的耦合關系更為復雜，在應用中容易出錯并且一旦故障難以找到控制的某處環節出現錯誤。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種基于混合型MMC-HVDC的控制方法，旨在解決傳統混合型MMC的控制方法較為復雜的問題。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：