[發(fā)明專利]一種MMC自適應相功率均衡控制方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211026915.0
• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115395809A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹項根;陳衛(wèi);竇真蘭;張春雁;孫沛;于吉;肖繁;張侃君;賴錦木
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)上海市電力公司;華中科技大學;國網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學研究院;鄭州大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387;H02M1/32;H02J3/46
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏倩

本發(fā)明公開了一種MMC自適應相功率均衡控制方法及系統(tǒng)，屬于模塊化多電平換流器技術(shù)領(lǐng)域，包括：基于MMC各相電壓調(diào)制比實時確定MMC的調(diào)制狀態(tài)，以MMC交流電壓過調(diào)制為邊界，綜合MMC各相交流電壓處于臨界過調(diào)制狀態(tài)下的所能均衡的不平衡功率，對分配系數(shù)進行實時更新，從而將各相不平衡功率自適應且合理的分配給零序電壓注入和直流環(huán)流控制兩個控制環(huán)節(jié)，通過對零序電壓注入和直流環(huán)流調(diào)控兩個環(huán)節(jié)的統(tǒng)一控制，實現(xiàn)了橋臂三相功率的再分配，消除了交流電網(wǎng)不對稱對橋臂功率的影響，有效地防止了交流電壓出現(xiàn)過調(diào)制的問題，能夠有效實現(xiàn)相功率的均衡控制，大大提高了MMC運行的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于模塊化多電平換流器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種MMC自適應相功率均衡控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter,MMC)具有低損耗、易于擴展、便于冗余容錯設(shè)計等特點，被廣泛應用于高壓直流輸電、海上風電、柔性交流輸電等大功率系統(tǒng)。在實際運行中，受不對稱故障或線路阻抗不均等因素的影響，交流側(cè)電網(wǎng)電壓不對稱的現(xiàn)象時有發(fā)生。交流側(cè)電壓不對稱時會產(chǎn)生三相不平衡的功率，進而導致MMC橋臂電流不均衡，相功率不對稱，造成發(fā)熱不均等問題，威脅柔性直流輸電等系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，因此，如何在電網(wǎng)電壓不對稱工況下實現(xiàn)MMC相功率均衡，是保障MMC不間斷運行的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)的相功率均衡控制方法往往基于零序電壓注入來對MMC的相功率進行均衡控制，但零序電壓的注入會使交流電壓增大，在均衡控制的過程中，若無限制的進行零序電壓注入可能會導致MMC出現(xiàn)過調(diào)制的問題，進而使得三相電流發(fā)生畸變，無法有效實現(xiàn)相功率的均衡控制。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種MMC自適應相功率均衡控制方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)存在過調(diào)制風險，無法有效實現(xiàn)相功率的均衡控制的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種MMC自適應相功率均衡控制方法，包括以下步驟：

S1、分別對MMC的各相電容電壓平均值與三相子模塊總體電容電壓平均值的差值進行PI控制，得到各相的不平衡功率；

S2、對分配系數(shù)k_m進行初始化；

S3、分別對每一相的不平衡功率按照分配系數(shù)k_m進行分配，得到各相的第一不平衡功率和第二不平衡功率；分別基于各相的第一不平衡功率對對應橋臂的交流電壓參考值進行零序電壓注入；分別將各相的第二不平衡功率除以MMC直流母線電壓，得到對應橋臂的直流環(huán)流參考值；

S4、分別對各橋臂，基于其交流電壓參考值進行橋臂內(nèi)子模塊電容電壓平衡控制，同時，基于其直流環(huán)流參考值進行內(nèi)環(huán)橋臂電流控制；

S5、以MMC交流電壓過調(diào)制為邊界，綜合MMC各相交流電壓處于臨界過調(diào)制狀態(tài)下的所能均衡的不平衡功率，對分配系數(shù)k_m進行更新，轉(zhuǎn)至步驟S3，以對MMC相功率進行持續(xù)均衡控制。

進一步優(yōu)選地，第j相的第一不平衡功率為：ΔP_j0＝k_m×ΔP_j；第j相的第二不平衡功率為：ΔP_jdc＝(1-k_m)×ΔP_j；

其中，ΔP_j為第j相的不平衡功率；j＝a,b,c；k_m∈[0,1]；當k_m＝1時，每一相的不平衡功率經(jīng)分配后僅得到其第一不平衡功率；當k_m＝0時，每一相的不平衡功率經(jīng)分配后僅得到其第二不平衡功率。

進一步優(yōu)選地，分配系數(shù)k_m通過以下公式進行更新，具體為：

k_m＝min(k_j)