[發(fā)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

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• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114465465A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 中國電建集團青海省電力設(shè)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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 李樹志;李雪慧

本發(fā)明屬于新能源發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于二次諧波注入的MMC電容電壓紋波抑制方法，包括以下步驟：考慮二次諧波環(huán)流注入后的效應(yīng)，建立橋臂子模塊電容電壓波動模型；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(yōu)化的目標函數(shù)；對目標函數(shù)進行求解，根據(jù)程序計算結(jié)果確定優(yōu)化后二次諧波環(huán)流注入的幅值和相位；通過控制器生成二次電壓參考信號，進行二次諧波環(huán)流注入。本發(fā)明以電容電壓波動模型的基頻的各次諧波分量作為抑制目標，建立需要優(yōu)化的目標函數(shù)，最后通過控制器在三相中注入所計算的二次諧波環(huán)流。該方法可以降低MMC換流閥子模塊電容電壓紋波，實現(xiàn)半橋型MMC換流閥的輕型化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于二次諧波注入的MMC電容電壓紋波抑制方法。

背景技術(shù)

模塊化多電平換流器(MMC)拓撲于2002年由德國學者R.Marquardt和A.Lesnicar提出，具有模塊化易拓展、采用商用常規(guī)電壓等級功率器件即可實現(xiàn)中高壓應(yīng)用、上下橋臂電流均分降低器件電流容量等優(yōu)點，因此在高壓直流輸電、高壓統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器等領(lǐng)域得以應(yīng)用。但MMC拓撲應(yīng)用于風電領(lǐng)域存在機側(cè)低頻大電流工況下子模塊電容電壓基頻波動大，所需電容容值大的問題，不僅會影響交流側(cè)輸出電壓和系統(tǒng)可靠運行，還會使MMC對開關(guān)器件的要求更加嚴苛，MMC子模塊電容占子模塊體積的1/2以上，成本的1/3左右，因此，目前子模塊低頻和變頻運行時的子模塊降容控制方法是MMC應(yīng)用的研究熱點之一，具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于二次諧波注入的MMC電容電壓紋波抑制方法，用于減小MMC換流閥電容容值設(shè)計需求，實現(xiàn)MMC換流閥的輕型化。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于二次諧波注入的MMC電容電壓紋波抑制方法，包括以下步驟：

S1：考慮二次諧波環(huán)流注入后的效應(yīng)，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(yōu)化的目標函數(shù)；

S3：對目標函數(shù)進行求解，根據(jù)程序計算結(jié)果確定優(yōu)化后二次諧波環(huán)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(huán)流注入。

進一步地，所述S1包括以下步驟：

S101：設(shè)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(huán)流注入后的效應(yīng)，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(huán)流的相角，I₂為注入二次諧波環(huán)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：