[發明專利]一種基于二次諧波注入的MMC電容電壓紋波抑制方法

在審

• 申請號: 202210149907.9
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114465465A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 孫建聿;孫雙魁;王鵬;李書山;呂鈞章;劉小兵;馬宏霞;趙修文;賴麗;陳永超;董朝輝;馬鴻翔;王玲;張強;張存朝;周冰雁;蔣秀婷;張瑋
• 申請（專利權）人: 中國電建集團青海省電力設計院有限公司
• 主分類號: H02M1/14
• 分類號: H02M1/14;H02J3/38
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 李樹志;李雪慧

1.一種基于二次諧波注入的MMC電容電壓紋波抑制方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：考慮二次諧波環流注入后的效應，建立橋臂子模塊電容電壓波動模型；

S2：以電容電壓波動模型的各次諧波分量作為抑制目標，建立需要優化的目標函數；

S3：對目標函數進行求解，根據程序計算結果確定優化后二次諧波環流注入的幅值和相位；

S4：通過控制器生成二次電壓參考信號，進行二次諧波環流注入。

2.根據權利要求1所述的一種基于二次諧波注入的MMC電容電壓紋波抑制方法，其特征在于：所述S1包括以下步驟：

S101：設MMC交流測電壓、電流均為三相對稱正弦化電量，以a相為例，推出A相交流測電壓u_a和電流i_a的表達式，分別為：

式中，ω為基波角頻率，I_m為交流電流幅值，U_m為交流電壓幅值，為電壓、電流相位差角度；

S102：考慮二次諧波環流注入后的效應，推出上橋臂電流i_au、下橋臂電流i_al、上橋臂電壓u_au和下橋臂電壓u_al表達式；

a相上、下橋臂電流分別表示為：

式中，為注入二次諧波環流的相角，I₂為注入二次諧波環流的幅值，I_dc為直流電流分量；

同理，a相上、下橋臂電壓分別表示為：

S103：定義調制比m為2U_m/U_dc，二次諧波環流注入系數k₂為2I₂/I_m，根據交流側功率與直流側功率守恒，可得I_m與I_dc滿足如下關系：

推出a相上橋臂調制信號s_au和下橋臂調制信號s_al表達式，分別表示為：

S104：以a相上橋臂為例，推出子模塊電壓表達式，表示為：

其中，C_SM為橋臂子模塊電容容值，計算出注入二次諧波環流后的a相上橋臂子模塊電壓表達式：

S105：計算子模塊電壓電容電壓的交流波動及各次諧波分量，建立模型，其中，

子模塊電壓電容電壓的交流波動為：

各次諧波分量分別為：

式中，k₂為二次諧波環流注入系數。

3.根據權利要求1所述的一種基于二次諧波注入的MMC電容電壓紋波抑制方法，其特征在于：所述S2包括以下步驟：

S201：計算出a相上橋臂子模塊電壓波動中的基波成分u_{cap_1}，表達式為：

通過正交分解，將上式改寫為：

其中，A、B的表達式如下所示：

S202：計算出a相上橋臂子模塊電壓波動中的二倍頻成分u_{cap_2}，表達式為：

通過正交分解，將上式改寫為：

其中，C、D的表達式如下所示：

S203：計算出a相上橋臂子模塊電壓波動中的三倍頻成分u_{cap_3}，表達式為：

其中，E的表達式如下所示：

S204：以電容電壓波動模型的各次諧波分量作為抑制目標，建立需要優化的目標函數：

式中，A和B表示電容電壓波動基頻系數，C和D表示電容電壓波動二倍頻系數，E表示電容電壓波動三倍頻系數；a₁、a₂、a₃分別表示子模塊電容電壓波動基頻、二倍頻和三倍頻的權重系數。