一种模块化多电平换流器的PI无源控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种模块化多电平换流器的PI无源控制方法及系统，建立基于受控源的桥臂平均模型并列出对应abc坐标系下Σ

【技术实现步骤摘要】
一种模块化多电平换流器的PI无源控制方法及系统


[0001]本专利技术属于柔性直流输电
，具体涉及一种模块化多电平换流器的PI无源控制方法及系统。

技术介绍

[0002]以石油和煤炭为代表的化石能源正在日益枯竭，其使用效率低且对环境造成了巨大的污染，因此对新能源的开发、利用以及接入电网变得越来越迫切。柔性直流输电技术可以用来进行小容量或者大容量输送电能，更加适合于不同地区电网之间的异步互联。MMC不仅可以实现模块化的设计，还具有损耗低、波形质量高、故障处理能力强等优势，因此，这种拓扑结构是目前柔性直流输电工程的主流拓扑。
[0003]自MMC拓扑提出以来，各国学者对MMC的相关控制策略做了大量的研究。目前主流的MMC基本控制策略是矢量控制策略。矢量控制策略是在dq坐标系下利用PI控制器对换流器进行控制。矢量控制器可以分为内环电流控制器和外环功率控制器两部分。外环功率控制器根据有功功率和无功功率的参考值，计算出内环电流控制器输出电流的dq轴参考值。内环电流控制器中的输出电流控制通过调节MMC上下桥臂的差模电压，使dq轴电流快速跟踪其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平换流器的PI无源控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立基于受控源的桥臂平均模型并列出对应abc坐标系下Σ
‑
Δ表示的微分方程；S2、根据步骤S1建立的微分方程推导MMC桥臂平均模型的状态空间模型；S3、利用步骤S2得到的MMC桥臂平均模型的状态空间模型建立MMC系统的端口受控耗散哈密尔顿模型；S4、利用步骤S3得到的MMC系统的端口受控耗散哈密尔顿模型，利用无源控制理论设计闭环系统的PI无源反馈控制器，通过PI无源反馈控制器实现对模块化多电平换流器的控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体为：S101、建立基于受控源的MMC桥臂平均模型；S102、列写MMC桥臂平均模型abc坐标系下Σ
‑
Δ表示的微分方程；S103、分析各Σ
‑
Δ变量频率组成成分，确定Δ变量表示的电气量包括基频分量，Σ变量表示的电气量包括直流量和负序二倍频分量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S102中，MMC桥臂平均模型abc坐标系下Σ
‑
Δ表示的微分方程具体为：交流侧电压方程：其中，为第j相上下桥臂电流之差；为第j相上下桥臂电流之差；为第j相桥臂调制电压；u
sj
为第j相交流侧系统电压；是第j相上下桥臂调制系数之差；是第j相上下桥臂调制系数之和；是第j相上下桥臂等效电容电压之和；是第j相上下桥臂等效电容电压之差；R
f
为变压器等效电阻；L
f
为变压器等效漏感；L0为上、下桥臂电感；L
eq
为交流侧等效电感，R
eq
为交流侧等效电阻；环流方程：其中，为第j相环流；U
dc
为直流侧电压；等效桥臂电容电压方程：其中，C
arm
是等效桥臂电压。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S103中，交流侧输出电流由基频分量
组成，由基频分量组成；相环流由直流量和负序二倍频分量组成，由直流量和负序二倍频分量组成，且直流量的值为且直流量的值为由基频分量组成，由直流量和负序二倍频分量组成；仅由基频分量组成，在稳态运行时由直流量和负序二倍频分量组成；采用基于abc坐标系的Σ
‑
Δ表示的微分方程描述三相MMC系统时，Δ变量表示的电气量只含基频分量，Σ变量表示的电气量由直流量和负序二倍频分量组成。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，MMC桥臂平均模型的状态空间模型具体为：等效电容电压之和的dq0轴分量的状态方程表示为：等效电容电压之和的dq0轴分量的状态方程表示为：相间环流的dq0轴分量的状态方程表示为：交流侧输出电流的dq轴分量的状态方程表示为：其中，状态空间模型共包含10个状态变量，分别为分别为表示系统中各等效电容电压之差的dq轴分量、电容电压之和的dq0分量、流过各电感的电流之和的dq0轴分量以及电感电流之差的dq轴分量，5个控制变量分别为各电感的电流之和的dq0轴分量以及电感电流之差的dq轴分量，5个控制变量分别为模型还有3个外部输入变量U
dc
、u
sd
、u
sq
。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，通过推出的状态空间模型将MMC的端口受控耗散哈密尔顿模型表示为
其中，x是系统状态变量；J(x)为系统内部结构矩阵；R(x)为系统耗散矩阵；g(x)为系统与外部端口交互结构矩阵；u为系统外部输入向量；y为外部输出向量...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵月，邹建龙，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：