[發明專利]一種模塊化多電平變換器并網電流無源一致性控制方法

有效

• 申請號: 202110734879.2
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113346781B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 薛花;王育飛;田廣平;扈曾輝;陳程;楊興武;劉波
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387;H02M7/5395;H02J3/40
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發明涉及一種模塊化多電平并網電流無源一致性控制方法，包括以下步驟：建立電網電壓不平衡條件下MMC并網電流，并設計MMC并網系統期望全局能量函數，以得到電網電壓不平衡下MMC并網系統PCHD模型；基于MMC并網系統PCHD模型，結合一致性方法，構建電網電壓不平衡條件下基于PCHD模型的MMC并網無源一致性控制器，以得到控制量；采用脈沖調制方法對控制量進行處理，得到相應的觸發脈沖信號；根據觸發脈沖信號對MMC各相橋臂子模塊的變換器開關狀態進行控制。與現有技術相比，本發明結合PCHD模型以及一致性方法，以實現對MMC并網正負序子系統的獨立同步控制，具有控制律形式簡單、無奇異點、穩定性好的優點，能夠有效提高并網電流同步跟蹤效果。

技術領域

本發明涉及模塊化多電平變換器控制技術領域，尤其是涉及一種模塊化多電平變換器并網電流無源一致性控制方法。

背景技術

模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter，MMC)是一種不需要變壓器就能夠實現高、中壓電力轉換的多級轉換器，MMC目前已被廣泛應用于大規模可再生能源并網領域，然而當電網發生單相短路時，由于系統交流電流會產生負序分量，進而引發功率振蕩，最終影響MMC并網系統穩定運行，嚴重時還會導致系統失穩。

為此，有必要對MMC并網電流進行控制，以實現MMC并網電流平衡，傳統大多采用矢量控制方法進行控制，這種方法是針對MMC并網電流系統的非線性本質進行控制器設計，未從能量角度出發，因此當存在不確定性擾動情況時，矢量控制器的抗擾性和魯棒性面臨挑戰；相比于傳統矢量控制方法，現有技術基于非線性控制方法，以從能量角度出發，設計能夠反映MMC并網電流系統非線性本質的控制器，這種方法能夠在一定程度上提升閉環控制系統穩定性和魯棒性方面控制性能，但計算較復雜，而且無法解決正序和負序電流子系統內在關聯性影響無源性控制動態跟蹤性能的問題，也就無法確保正、負序獨立子系統控制的同步性，不能可靠地實現正負序系統的同步穩定跟蹤。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種模塊化多電平并網電流無源一致性控制方法，以保證正負序雙系統的同步穩定跟蹤。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種模塊化多電平并網電流無源一致性控制方法，包括以下步驟：

S1、建立電網電壓不平衡條件下MMC并網電流，并設計MMC并網系統期望全局能量函數，以得到電網電壓不平衡下MMC并網系統PCHD(port controlled Hamiltonian withdissipation，端口受控耗散哈密頓)模型；

S2、基于步驟S1建立的MMC并網系統PCHD模型，結合一致性方法，構建電網電壓不平衡條件下基于PCHD模型的MMC并網無源一致性控制器，以得到控制量；

S3、采用脈沖調制方法對控制量進行處理，得到相應的觸發脈沖信號；

S4、根據觸發脈沖信號對MMC各相橋臂子模塊的變換器開關狀態進行控制。

進一步地，所述步驟S1具體包括以下步驟：

S11、在dq旋轉坐標系下，定義狀態變量為定義輸入變量為定義輸出變量為其中，正序子系統狀態變量為負序子系統狀態變量為

正序子系統輸入變量為負序子系統輸入變量為

正序子系統輸出變量為負序子系統輸出變量為

其中，L_eq為橋臂電感，分別為交流側輸出電壓的dq軸正、負序分量，分別為交流側電源電流的dq軸正、負序分量，分別為交流側電源電壓的dq軸正、負序分量；

S12、基于步驟S11中的狀態變量、輸入變量和輸出變量，建立基于PCHD模型的MMC并網電流狀態方程，并設計MMC并網系統期望全局能量函數，得到電網電壓不平衡下MMC并網系統PCHD模型。