一种抑制MMC互联变换器相间环流的方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制MMC互联变换器相间环流的方法，包括步骤：得到MMC互联变换器A相上、下桥臂电流与交流微网侧电流关系式；将MMC互联变换器A相上、下桥臂电流分解为环流与交流微网侧电流；得到环流在桥臂上产生电压表达式；将MMC互联变换器A相电压与输出电流展开为时域表达式；定义电压调制度系数k与电流调制度系数m；得到MMC互联变换器A相桥臂上、下电压及电流；计算A相上、下桥臂瞬时功率；求积分得到A相上、下桥臂能量表达式；得到MMC互联变换器A相上、下桥臂及A相能量交流分量表达式；得到电容电压表达式；提出一种带通滤波器，得到其传递函数；引入MMC互联变换器电流PI控制环节，实现抑制MMC互联变换器相间环流。实现抑制MMC互联变换器相间环流。实现抑制MMC互联变换器相间环流。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制MMC互联变换器相间环流的方法


[0001]本专利技术涉及一种抑制交直流混合微网MMC互联变换器相间环流的方法，具体涉及一种基于带通滤波器和比例控制相结合的MMC互联变换器相间环流抑制方法。

技术介绍

[0002]交直流混合微网是未来微网发展的高级形式，综合了交流微电网和直流微电网两者的优点，增强了多种不同类型微电源和各类形式的负荷接入微电网系统的灵活性，MMC作为一种交直流混合微网互联变换器，具有较低开关损耗和谐波输出优点，且具备良好的可拓性和输出特性。
[0003]相间环流二倍频的分量的存在，直接影响了MMC互联变换器桥臂能量的波动影响，同时MMC互联变换器依靠子模块电容电压作为能量载体，二倍频环流的存在同样影响了电容电压的工作状态，需要对相间环流进行抑制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供了一种抑制MMC互联变换器相间环流的方法，采用带通滤波器和比例控制相结合的相间环流抑制技术，可以消除MMC互联变换器桥臂之间的二倍频环流。
[0005]本专利技术采取如下技术方案来实现的：
[0006]一种抑制MMC互联变换器相间环流的方法，包括以下步骤：
[0007]1)以MMC互联变换器交流A相为例，根据基尔霍夫电流定律，得到MMC互联变换器A相上、下桥臂电流与交流微网侧电流关系式；
[0008]2)根据MMC互联变换器上、下桥臂严格对称，将步骤1)MMC互联变换器A相上、下桥臂电流分解为环流与交流微网侧电流；
[0009]3)将MMC互联变换器直流微网侧母线电压和交流微网侧A相电压用MMC互联变换器上、下桥臂电压及步骤2)MMC互联变换器上、下桥臂环流表示；
[0010]4)通过步骤3)MMC互联变换器直流微网侧母线电压得到环流在桥臂上产生电压表达式；
[0011]5)将MMC互联变换器A相电压与输出电流展开为时域表达式；
[0012]6)定义电压调制度系数k与电流调制度系数m；
[0013]7)在不考虑桥臂环流的影响下，结合步骤3)MMC互联变换器直流微网侧母线电压和交流微网侧A相电压、步骤5)MMC互联变换器A相电压与输出电流时域表达式、步骤6)电压调制度系数k与电流调制度系数m，得到MMC互联变换器A相桥臂上、下电压及电流；
[0014]8)根据步骤7)MMC互联变换器A相桥臂上、下电压及电流，计算A相上、下桥臂瞬时功率；
[0015]9)对步骤8)A相上、下桥臂瞬时功率求积分得到A相上、下桥臂能量表达式；
[0016]10)忽略步骤9)MMC互联变换器到A相上、下桥臂能量表达式中的直流分量，得到
MMC互联变换器A相上、下桥臂及A相能量交流分量表达式；
[0017]11)根据MMC互联变换器桥臂子模块电容能量公式，结合步骤10)MMC互联变换器A相能量交流分量表达式，得到电容电压表达式；
[0018]12)分析步骤11)MMC互联变换器桥臂子模块电容电压表达式，为了抑制相间环流二倍频分量，减少子模块电容电流的谐波含量，提出一种带通滤波器，得到其传递函数；
[0019]13)将步骤12)得到的带通滤波器，引入MMC互联变换器电流PI控制环节，实现抑制MMC互联变换器相间环流。
[0020]本专利技术进一步的改进在于，步骤1)的具体实现方法为：以MMC互联变换器交流A相为例，根据基尔霍夫电流定律，得到MMC互联变换器A相上、下桥臂电流与交流微网侧电流关系式：
[0021]其中：i
cira
是A相环流，流经A相上下桥臂，与负载电流无关。
[0022]本专利技术进一步的改进在于，步骤2)的具体实现方法为：根据MMC互联变换器上、下桥臂严格对称，将步骤1)MMC互联变换器A相上、下桥臂电流分解为环流与交流微网侧电流：i
a
＝i
na-i
pa
；其中：i
pa
、i
na
为流过MMC互联变换器A相桥臂上、下电流；
[0023]步骤3)的具体实现方法为：将MMC互联变换器直流微网侧母线电压和交流微网侧A相电压用MMC互联变换器上、下桥臂电压及步骤2)MMC互联变换器上、下桥臂环流表示：
[0024]步骤4)的具体实现方法为：通过步骤3)MMC互联变换器直流微网侧母线电压得到环流在桥臂上产生电压表达式：
[0025]本专利技术进一步的改进在于，步骤5)的具体实现方法为：将MMC互联变换器A相电压与输出电流展开为时域表达式：
[0026]其中：U
m
、I
m
为MMC互联变换器A相电压幅值、电流幅值；ω为角频率；为初相位。
[0027]本专利技术进一步的改进在于，步骤6)的具体实现方法为：定义电压调制度系数k与电流调制度系数m：
[0028]本专利技术进一步的改进在于，步骤7)的具体实现方法为：在不考虑桥臂环流的影响下，结合步骤3)MMC互联变换器直流微网侧母线电压和交流微网侧A相电压、步骤5)MMC互联变换器A相电压与输出电流时域表达式、步骤6)电压调制度系数k与电流调制度系数m，得到MMC互联
变换器A相桥臂上、下电压及电流：变换器A相桥臂上、下电压及电流：其中：I
dc
为直流微网侧输出电流，因为MMC互联变换器结构的对称性，直流微网输出电流在三相上近似均分。
[0029]本专利技术进一步的改进在于，步骤8)的具体实现方法为：根据步骤7)MMC互联变换器A相桥臂上、下电压及电流，计算A相上、下桥臂瞬时功率：
[0030]本专利技术进一步的改进在于，步骤9)的具体实现方法为：对步骤8)A相上、下桥臂瞬时功率求积分得到A相上、下桥臂能量表达式：
[0031]本专利技术进一步的改进在于，步骤10)的具体实现方法为：进一步的，因为MMC互联变换器上、下桥臂能量存储与电容器中，忽略步骤9)MMC互联变换器到A相上、下桥臂能量表达式中的直流分量，得到MMC互联变换器A相上、下桥臂能量交流分量：及A相能量交流分量表达式：
[0032]本专利技术进一步的改进在于，步骤11)的具体实现方法为：根据MMC互联变换器桥臂子模块电容能量公式，结合步骤10)MMC互联变换器A相能量交流分量表达式：得到电容电压表达式：
[0033]步骤12)的具体实现方法为：分析步骤11)MMC互联变换器桥臂子模块电容电压表达式，为了抑制相间环流二倍频分量，减少子模块电容电流的谐波含量，提出一种带通滤波器，得到其传递函数：其中：Q为品质因数；s为拉普拉斯算子；ω0为额定
角频率；
[0034]步骤13)的具体实现方法为：将步骤12)得到的带通滤波器，引入MMC互联变换器电流控制环节中，给定环流参考值为0，参考值和实际的差值可以通过PI控制器实现差值接近0的目的，即可对MMC换流器桥臂上的参考电压信号进行补偿，再通过后续调制环节，从而实现抑制MMC互联变换器相间环流。
[0035]与现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制MMC互联变换器相间环流的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以MMC互联变换器交流A相为例，根据基尔霍夫电流定律，得到MMC互联变换器A相上、下桥臂电流与交流微网侧电流关系式；2)根据MMC互联变换器上、下桥臂严格对称，将步骤1)MMC互联变换器A相上、下桥臂电流分解为环流与交流微网侧电流；3)将MMC互联变换器直流微网侧母线电压和交流微网侧A相电压用MMC互联变换器上、下桥臂电压及步骤2)MMC互联变换器上、下桥臂环流表示；4)通过步骤3)MMC互联变换器直流微网侧母线电压得到环流在桥臂上产生电压表达式；5)将MMC互联变换器A相电压与输出电流展开为时域表达式；6)定义电压调制度系数k与电流调制度系数m；7)在不考虑桥臂环流的影响下，结合步骤3)MMC互联变换器直流微网侧母线电压和交流微网侧A相电压、步骤5)MMC互联变换器A相电压与输出电流时域表达式、步骤6)电压调制度系数k与电流调制度系数m，得到MMC互联变换器A相桥臂上、下电压及电流；8)根据步骤7)MMC互联变换器A相桥臂上、下电压及电流，计算A相上、下桥臂瞬时功率；9)对步骤8)A相上、下桥臂瞬时功率求积分得到A相上、下桥臂能量表达式；10)忽略步骤9)MMC互联变换器到A相上、下桥臂能量表达式中的直流分量，得到MMC互联变换器A相上、下桥臂及A相能量交流分量表达式；11)根据MMC互联变换器桥臂子模块电容能量公式，结合步骤10)MMC互联变换器A相能量交流分量表达式，得到电容电压表达式；12)分析步骤11)MMC互联变换器桥臂子模块电容电压表达式，为了抑制相间环流二倍频分量，减少子模块电容电流的谐波含量，提出一种带通滤波器，得到其传递函数；13)将步骤12)得到的带通滤波器，引入MMC互联变换器电流PI控制环节，实现抑制MMC互联变换器相间环流。2.根据权利要求1所述的一种抑制MMC互联变换器相间环流的方法，其特征在于，步骤1)的具体实现方法为：以MMC互联变换器交流A相为例，根据基尔霍夫电流定律，得到MMC互联变换器A相上、下桥臂电流与交流微网侧电流关系式：其中：i
cira
是A相环流，流经A相上下桥臂，与负载电流无关。3.根据权利要求2所述的一种抑制MMC互联变换器相间环流的方法，其特征在于，步骤2)的具体实现方法为：根据MMC互联变换器上、下桥臂严格对称，将步骤1)MMC互联变换器A相上、下桥臂电流分解为环流与交流微网侧电流：i
a
＝i
na-i
pa
；其中：i
pa
、i
na
为流过MMC互联变换器A相桥臂上、下电流；步骤3)的具体实现方法为：将MMC互联变换器直流微网侧母线电压和交流微网侧A相电压用
MMC互联变换器上、下桥臂电压及步骤2)MMC互联变换器上、下桥臂环流表示：步骤4)的具体实现方法为：通过步...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯仰敏，杨沛豪，吉成珍，赵勇，李立勋，常洋涛，高晨，李万镒，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：