基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于模块化多电平换流器的控制及应用技术领域，具体为基于负序虚拟阻抗的MMC‑STATCOM环流抑制装置。在中高压配电网包含有源无功补偿系统中，以模块化多电平换流器（MMC）作为静止同步补偿器（STATCOM）补偿负荷无功与负序分量具有额定容量大，耐压等级高等优势。但是MMC相间存在有以负序二倍频为主的环流，会影响变换器容量以及性能。本发明专利技术建立了MMC‑STATCOM的数学模型，利用负系数滤波器分离正负序分量得到指令电流，添加负序虚拟阻抗控制以来降低产生的二倍频环流，提升了无功补偿器的补偿容量。在建立的仿真模型与实验平台上验证了所提出的控制方法在能充分补偿系统无功功率的同时能够有效地抑制相间环流，提高了系统的稳定性与额定容量。

Mmc-statcom circulation suppression device based on negative sequence virtual impedance

【技术实现步骤摘要】
基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置
本专利技术涉及电路控制
，具体是一种基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置。
技术介绍
线路传输功率的功率因数过低会导致线路损耗增加以及发电机出力增加，为了使线路传输电能具有较好的电能质量与较低的线路损耗，通常需要在线路末端增设无功补偿装置。一般的无功补偿装置包含无源补偿装置与有源补偿装置。无源补偿装置补偿容量相对固定，不能根据负荷侧的需求功率及时做出调整。而输电线路传输的功率受到负荷侧需求功率的影响，为了能够跟踪线路中的无功变化情况和维持公共点电压稳定，采用具有检测线路电流从而进行补偿的有源无功补偿的机制更容易输出符合所需的无功功率。随着配电网电压的提升与负荷的不断增大，对于适用于高电压，大容量的模块化多电平换流器静止同步补偿器(MMC-STATCOM)的研究近些年来逐渐成为了热点话题。但是相对于以往的换流器，MMC也存在有自身的问题。由于MMC的三相桥臂是并联在直流侧，正常运行时由于功率模块的开断时间不一定，所以三项桥臂电压不可能完全相同，所以三相桥臂之间在没有控制的情况下会产生相间环流，相间环流的存在等效的增大了桥臂电压，使得MMC的内部损耗增加，也会使桥臂电流发生畸变，为了使得MMC-STATCOM的输出容量增加以及输出电能质量更为优质就必须对MMC-STATCOM相间环流进行抑制。
技术实现思路
本专利技术旨在为了消除MMC相间环流，本专利技术在建立MMC-STATCOM模型的基础上，提出了一种基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置。本专利技术是采用如下技术方案实现的：提供一种基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置，用于对配电网的MMC-STATCOM进行环流抑制，包括：负荷电流检测模块、电流环控制模块、虚拟阻抗抑制模块、桥臂电压计算模块及载波移相调制模块；其中，负荷电流检测模块连接于配电网的负荷端，从负荷端提取负荷电流，输入负荷电流检测模块，得到负荷补偿指令电流，并将负荷补偿指令电流输入电流环控制模块，输出MMC-STATCOM的第一电压参考值；将MMC-STATCOM的桥臂环流电流和桥臂环流压降输入到虚拟阻抗抑制模块中，得到第二电压参考值，与MMC-STATCOM的电压参考值均输入到桥臂电压计算模块中，得到上下桥臂参考电压值，并输入到载波移相调制模块中，将载波移相调制模块输出的占空比信号输入到MMC-STATCOM中，实现对MMC-STATCOM的环流抑制。其中，负荷电流检测模块包括dq变换器、低通滤波器、dq反变换器及加法器；将负荷电流输入dq变换器，经过派克变换得到dq轴分量，将d轴分量输入低通滤波器中进行滤波处理，处理完成后将处理结果和零电流输入dq反变换器，将负荷电流和dq反变换器输出结果输入加法器中，做减法处理，得到负荷补偿指令电流。其中，电流环控制模块包括dq变换器、dq反变换器、加法器及PI控制器；将负荷补偿指令电流输入到dq变换器中，得到负荷补偿指令电流的d轴分量和q轴分量，对MMC-STATCOM的桥臂环流电流做dq变换，将负荷补偿指令电流的d轴分量和q轴分量分别与桥臂环流电流的d轴分量和q轴分量输入一加法器，做加法运算，结果分别输入一PI控制器，PI控制器的输出结果分别进行解耦合，通过dq反变换器作用，得到MMC-STATCOM的第一电压参考值。其中，虚拟阻抗抑制模块包括：克拉克变换器、复系数滤波器、虚拟阻抗和加法器；计算MMC-STATCOM的桥臂环流电流和桥臂环流压降，将桥臂环流电流输入克拉克变换器进行克拉克变换，变换结果输入复系数滤波器对正负序分量进行分离，将负序分量通过设计的虚拟阻抗，得到附加在虚拟阻抗上的环流电压，输入加法器中，与桥臂环流压降做加法运算，得到第二电压参考值。其中，桥臂电压计算模块包括三个加法器，分别设定为第一加法器、第二加法器和第三加法器；其中，第一加法器的第一输入端连接电流环控制模块的输出端，第二输入端输入第一电压值，做加法运算；第二加法器的第一输入端连接第一加法器的输出端，第二输入端连接虚拟阻抗抑制模块的输出端，做加法运算；第三加法器的第一输入端连接虚拟阻抗抑制模块的输出端，第二输入端连接第一加法器的输出端，做减法运算，第二加法器和第三加法器的输出端连接至载波移相调制模块，分别输出上下桥臂参考电压值，以对载波移相调制模块进行调制。其中，载波移相调制模块输出占空比信号，发送至MMC-STATCOM，以控制其中各功率器件的开断。其中，从负荷端提取的负荷电流为三相电流时，分别对每一相的电路进行处理，实现对配电网MMC-STATCOM的环流抑制。区别于现有技术，本专利技术的基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置在建立MMC-STATCOM模型的基础上，提出了负序坐标系下的虚拟阻抗模型。仿真和实验验证了二倍频以及高倍频环流得到了有效的抑制，并且达到了无功补偿和提升换流器容量的目标。通过消除负荷电流中的基频有功成分得到负荷侧指令电流，减小了网侧输出电流的谐波含量；利用负序虚拟阻抗抑制相间环流的控制方式，使得MMC-STATCOM输出满足负荷侧需求无功的基础上，增大了其容量并减小了其内部损耗。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置的结构示意图。图2为本专利技术提供的一种基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置中的MMC-STATCOM主电路拓扑结构示意图。图3为本专利技术提供的一种基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置中的MMC-STATCOM数学模型结构示意图。图4为本专利技术提供的一种基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置中负荷电流检测模块的结构示意图。图5为本专利技术提供的一种基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置中电流环控制模块的结构示意图。图6为本专利技术提供的一种基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置的虚拟阻抗抑制模块的结构示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术提供了一种基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置，用于对配电网的MMC-STATCOM进行环流抑制，包括：负荷电流检测模块、电流环控制模块、虚拟阻抗抑制模块、桥臂电压计算模块及载波移相调制模块；其中，负荷电流检测模块连接于配电网的负荷端，从负荷端提取负荷电流，输入负荷电流检测模块，得到负荷补偿指令电流，并将负荷补偿指令电流输入电流环控制模块，输出MMC-STATCOM的第一电压参考值；将MMC-STATCOM的桥臂环流电流和桥臂环流压降输入到虚拟阻抗抑制模块中，得到第二电压参考值，与MMC-STATCOM的电压参考值均输入到桥臂电压计算模块中，得到上下桥臂参考电压值，并输入到载波移相调制模块中，将载波移相调制模块输出的占空比信号输入到MMC-STATCOM中，实现对MMC-STATCOM的环流抑制。其中，负荷电流检测模块包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置，用于对配电网的MMC-STATCOM进行环流抑制，其特征在于，包括：负荷电流检测模块、电流环控制模块、虚拟阻抗抑制模块、桥臂电压计算模块及载波移相调制模块；/n其中，负荷电流检测模块连接于配电网的负荷端，从负荷端提取负荷电流，输入负荷电流检测模块，得到负荷补偿指令电流，并将负荷补偿指令电流输入电流环控制模块，输出MMC-STATCOM的第一电压参考值；将MMC-STATCOM的桥臂环流电流和桥臂环流压降输入到虚拟阻抗抑制模块中，得到第二电压参考值，与MMC-STATCOM的电压参考值均输入到桥臂电压计算模块中，得到上下桥臂参考电压值，并输入到载波移相调制模块中，将载波移相调制模块输出的占空比信号输入到MMC-STATCOM中，实现对MMC-STATCOM的环流抑制。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置，用于对配电网的MMC-STATCOM进行环流抑制，其特征在于，包括：负荷电流检测模块、电流环控制模块、虚拟阻抗抑制模块、桥臂电压计算模块及载波移相调制模块；
其中，负荷电流检测模块连接于配电网的负荷端，从负荷端提取负荷电流，输入负荷电流检测模块，得到负荷补偿指令电流，并将负荷补偿指令电流输入电流环控制模块，输出MMC-STATCOM的第一电压参考值；将MMC-STATCOM的桥臂环流电流和桥臂环流压降输入到虚拟阻抗抑制模块中，得到第二电压参考值，与MMC-STATCOM的电压参考值均输入到桥臂电压计算模块中，得到上下桥臂参考电压值，并输入到载波移相调制模块中，将载波移相调制模块输出的占空比信号输入到MMC-STATCOM中，实现对MMC-STATCOM的环流抑制。


2.根据权利要求1所述的基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置，其特征在于，负荷电流检测模块包括dq变换器、低通滤波器、dq反变换器及加法器；将负荷电流输入dq变换器，经过派克变换得到dq轴分量，将d轴分量输入低通滤波器中进行滤波处理，处理完成后将处理结果和零电流输入dq反变换器，将负荷电流和dq反变换器输出结果输入加法器中，做减法处理，得到负荷补偿指令电流。


3.根据权利要求1所述的基于负序虚拟阻抗的MMC-STATCOM环流抑制装置，其特征在于，电流环控制模块包括dq变换器、dq反变换器、加法器及PI控制器；将负荷补偿指令电流输入到dq变换器中，得到负荷补偿指令电流的d轴分量和q轴分量，对MMC-STATCOM的桥臂环流电流做dq变换，将负荷补偿指令电流的d轴分量和q轴分量分别与桥臂环流电流的d轴分量和q轴分量输入一加法器，做加法运算，结果分别输入一PI控制器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟润泉，赵一潼，韩肖清，任春光，王磊，杜毅，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14