[發明專利]MMC-HVDC的內環電流控制器故障穿越控制方法

有效

• 申請號: 202110690752.5
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113497454B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 劉洋;林澤輝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 鄭秋松

1.一種MMC-HVDC的內環電流控制器故障穿越控制方法，其特征在于，包括下述步驟：

設置多個SICC控制器對MMC-HVDC輸電系統中的整流器側和逆變器側MMC進行內環電流控制，在每個SICC控制器中，BBFC控制器均根據狀態相關的切換規則與PI內環電流控制器以切換方式進行操作；

使MMC-HVDC輸電系統運行在正常工作狀態，并對系統設置外部擾動，得到MMC輸出電流與其參考值的實時跟蹤誤差；

擾動指示器判斷MMC輸出電流實時跟蹤誤差的絕對值是否超過設定的誤差閾值，并且判斷超過閾值的持續時間是否大于設定時間閾值；

當判定MMC輸出電流實時跟蹤誤差的絕對值大于設定的第一誤差閾值，并且大于閾值的持續時間大于設定第一時間閾值時，切換信號發生器輸出切換信號T＝1，切換故障穿越控制器將內環電流控制方法切換為BBFC控制；

當判定MMC輸出電流實時跟蹤誤差的絕對值小于設定的第一誤差閾值或者大于閾值的持續時間小于設定第一時間閾值時，切換信號發生器輸出切換信號T＝0，切換故障穿越控制器將內環電流控制方法切換為連續PI控制；

當SICC切換為BBFC控制時，BBFC控制的輸出包括MMC的最大正電壓輸出、最小負電壓輸出以及在系統平衡時獲得的穩態值，當SICC切換為連續PI控制時，通過連續控制器實現系統輸出的漸近收斂；

在BBFC控制下，當MMC輸出電流實時跟蹤誤差的絕對值小于設定的第二誤差閾值且小于閾值的持續時間大于設定第二時間閾值時，切換信號發生器輸出切換信號T＝0，切換故障穿越控制器將內環電流控制方法從BBFC控制切換為連續PI控制。

2.根據權利要求1所述的MMC-HVDC的內環電流控制器故障穿越控制方法，其特征在于，根據切換信號發生器輸出的切換信號T的值，由SICC控制器產生的控制信號為：

u_sicc＝T*u_bbfc(t)+(1-T)*u_pi(t)

其中，u_bbfc(t)表示BBFC的輸出，u_pi(t)表示SICC控制器中PI控制回路的輸出。

3.根據權利要求1所述的MMC-HVDC的內環電流控制器故障穿越控制方法，其特征在于，所述BBFC控制器的構建包括下述步驟：

采用平均值模型對MMC轉換器進行建模，具體計算公式為：

C_armi＝C/N

C′_di＝C_di+2MC/N

其中，ξ∈{r,i}表示整流側MMC或逆變側MMC的變量，表示循環電流，表示極間的直流母線電壓，表示上橋臂的投入指數，表示下橋臂的投入指數，表示上橋臂的總電容電壓，表示下橋臂的總電容電壓，R_i表示寄生臂電阻，L_i表示臂電感，C表示子模塊電容，N表示每個橋臂的子模塊數，表示輸出電流，表示直流電流，C_di表示已安裝的直流總線電容，M表示相數，表示MMC的有功功率輸出，S_rate表示額定功率，表示d軸輸出電流，表示q軸輸出電流，L_pui表示臂電感，表示d軸控制器輸出電壓，表示q軸控制器輸出電壓；

平均模型具有和表示節點電壓d軸分量，是節點電壓q軸分量，R_pui表示寄生臂電阻，而ω_s表示同步速度；

以MMC換流器輸出電流偏差為輸出變量e,MMC換流器輸出電壓為輸入變量，求取輸出變量對輸入變量的相對階數r＝1；

為MMC換流器構建一階BBFC控制器。

4.根據權利要求3所述的MMC-HVDC的內環電流控制器故障穿越控制方法，其特征在于，所述一階BBFC控制器的控制邏輯輸出表示為：

其中，q(t)是一階BBFC的控制邏輯的輸出，e＝y-y^*是輸出變量y的跟蹤誤差，y^*是y的參考值，q^old表示前一個采樣間隔的q(t)的值，e⁺表示跟蹤誤差的上限，e^-表示跟蹤誤差的下限，∨表示邏輯運算或，∧表示邏輯運算與。