一种MMC自适应相功率均衡控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种MMC自适应相功率均衡控制方法及系统，属于模块化多电平换流器技术领域，包括：基于MMC各相电压调制比实时确定MMC的调制状态，以MMC交流电压过调制为边界，综合MMC各相交流电压处于临界过调制状态下的所能均衡的不平衡功率，对分配系数进行实时更新，从而将各相不平衡功率自适应且合理的分配给零序电压注入和直流环流控制两个控制环节，通过对零序电压注入和直流环流调控两个环节的统一控制，实现了桥臂三相功率的再分配，消除了交流电网不对称对桥臂功率的影响，有效地防止了交流电压出现过调制的问题，能够有效实现相功率的均衡控制，大大提高了MMC运行的可靠性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种MMC自适应相功率均衡控制方法及系统


[0001]本专利技术属于模块化多电平换流器
，更具体地，涉及一种MMC自适应相功率均衡控制方法及系统。

技术介绍

[0002]模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)具有低损耗、易于扩展、便于冗余容错设计等特点，被广泛应用于高压直流输电、海上风电、柔性交流输电等大功率系统。在实际运行中，受不对称故障或线路阻抗不均等因素的影响，交流侧电网电压不对称的现象时有发生。交流侧电压不对称时会产生三相不平衡的功率，进而导致MMC桥臂电流不均衡，相功率不对称，造成发热不均等问题，威胁柔性直流输电等系统的安全稳定运行，因此，如何在电网电压不对称工况下实现MMC相功率均衡，是保障MMC不间断运行的关键。
[0003]传统的相功率均衡控制方法往往基于零序电压注入来对MMC的相功率进行均衡控制，但零序电压的注入会使交流电压增大，在均衡控制的过程中，若无限制的进行零序电压注入可能会导致MMC出现过调制的问题，进而使得三相电流发生畸变，无法有效实现相功率的均衡控制。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种MMC自适应相功率均衡控制方法及系统，用以解决现有技术存在过调制风险，无法有效实现相功率的均衡控制的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种MMC自适应相功率均衡控制方法，包括以下步骤：
[0006]S1、分别对MMC的各相电容电压平均值与三相子模块总体电容电压平均值的差值进行PI控制，得到各相的不平衡功率；
[0007]S2、对分配系数k
m
进行初始化；
[0008]S3、分别对每一相的不平衡功率按照分配系数k
m
进行分配，得到各相的第一不平衡功率和第二不平衡功率；分别基于各相的第一不平衡功率对对应桥臂的交流电压参考值进行零序电压注入；分别将各相的第二不平衡功率除以MMC直流母线电压，得到对应桥臂的直流环流参考值；
[0009]S4、分别对各桥臂，基于其交流电压参考值进行桥臂内子模块电容电压平衡控制，同时，基于其直流环流参考值进行内环桥臂电流控制；
[0010]S5、以MMC交流电压过调制为边界，综合MMC各相交流电压处于临界过调制状态下的所能均衡的不平衡功率，对分配系数k
m
进行更新，转至步骤S3，以对MMC相功率进行持续均衡控制。
[0011]进一步优选地，第j相的第一不平衡功率为：ΔP
j0
＝k
m
×
ΔP
j
；第j相的第二不平衡
功率为：ΔP
jdc
＝(1
‑
k
m
)
×
ΔP
j
；
[0012]其中，ΔP
j
为第j相的不平衡功率；j＝a,b,c；k
m
∈[0,1]；当k
m
＝1时，每一相的不平衡功率经分配后仅得到其第一不平衡功率；当k
m
＝0时，每一相的不平衡功率经分配后仅得到其第二不平衡功率。
[0013]进一步优选地，分配系数k
m
通过以下公式进行更新，具体为：
[0014]k
m
＝min(k
j
)
[0015]其中，k
j
为第j相的功率分配系数，具体为：U0和分别为当k
m
＝1时使得MMC三相功率均相等时所需注入的零序电压的幅值及相角；U
j
为MMC第j相交流电压幅值；U
dc
为MMC母线直流电压；m
j
为MMC第j相电压调制比。
[0016]进一步优选地，MMC第j相电压调制比m
j
为：
[0017]进一步优选地，通过判断第j相的调制比m
j
＝1时零序电压的临界注入量U
j0b
与k
m
＝1时零序电压的注入量U0的大小，来判断第j相是否出现过调制；具体为：当U0≤U
j0b
时，第j相没有出现过调制，此时MMC第j相电压调制比m
j
≤1；当U0＞U
j0b
时，第j相出现过调制，此时MMC第j相电压调制比m
j
＞1；其中，
[0018]进一步优选地，MMC第j相的电容电压平均值为MMC第j相的各子模块电容电压的平均值经过二倍频陷波器滤波后所得的结果；其中，j＝a,b,c。
[0019]进一步优选地，三相子模块总体电容电压平均值为：其中，为MMC第j相的电容电压平均值。
[0020]第二方面，本专利技术提供了一种MMC自适应相功率均衡控制系统，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行本专利技术第一方面所提供的MMC自适应相功率均衡控制方法。
[0021]第三方面，本专利技术提供了一种模块化多电平换流器，其每相包括上桥臂和下桥臂；对模块化多电平换流器进行相功率均衡控制时，采用第一方面所提供的MMC自适应相功率均衡控制方法。
[0022]第四方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行本专利技术第一方面所提供的MMC自适应相功率均衡控制方法。
[0023]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0024]1、本专利技术提供了一种MMC自适应相功率均衡控制方法，基于MMC各相电压调制比实时确定MMC的调制状态，以MMC交流电压过调制为边界，综合MMC各相交流电压处于临界过调
制状态下的所能均衡的不平衡功率，实时更新分配系数，从而将各相不平衡功率自适应且合理的分配给零序电压注入和直流环流控制两个控制环节，通过对零序电压注入和直流环流调控两个环节的统一控制，实现了桥臂三相功率的再分配，消除了交流电网不对称对桥臂功率的影响，有效防止交流电压出现过调制的问题，能够有效实现相功率的均衡控制。
[0025]2、本专利技术所提供的MMC自适应相功率均衡控制方法，通过检测调制比，自适应分配不平衡功率，在仅通过注入零序电压平衡相功率不会造成MMC过调制时，单独采用零序电压注入策略；在仅通过注入零序电压平衡相功率会导致MMC过调制时，同时采用零序电压注入和直流环流调控两种调控策略来均衡相功率，适用于多种运行工况，解决了交流侧不对称工况下，MMC桥臂功率不均衡的问题，同时也消除了交流电网不对称对桥臂功率的影响，大大提高了MMC在交流电网不对称故障下不间断运行的可靠性。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1提供的MMC自适应相功率均衡控制的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例1提供的带YD变压器型M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MMC自适应相功率均衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、分别对MMC的各相电容电压平均值与三相子模块总体电容电压平均值的差值进行PI控制，得到各相的不平衡功率；S2、对分配系数k
m
进行初始化；S3、分别对每一相的不平衡功率按照所述分配系数k
m
进行分配，得到各相的第一不平衡功率和第二不平衡功率；分别基于各相的第一不平衡功率对对应桥臂的交流电压参考值进行零序电压注入；分别将各相的第二不平衡功率除以MMC直流母线电压，得到对应桥臂的直流环流参考值；S4、分别对各桥臂，基于其交流电压参考值进行桥臂内子模块电容电压平衡控制，同时，基于其直流环流参考值进行内环桥臂电流控制；S5、以MMC交流电压过调制为边界，综合MMC各相交流电压处于临界过调制状态下的所能均衡的不平衡功率，对分配系数k
m
进行更新，转至步骤S3，以对MMC相功率进行持续均衡控制。2.根据权利要求1所述的MMC自适应相功率均衡控制方法，其特征在于，第j相的第一不平衡功率为：ΔP
j0
＝k
m
×
ΔP
j
；第j相的第二不平衡功率为：ΔP
jdc
＝(1
‑
k
m
)
×
ΔP
j
；其中，ΔP
j
为第j相的不平衡功率；j＝a,b,c；k
m
∈[0,1]；当k
m
＝1时，每一相的不平衡功率经分配后仅得到其第一不平衡功率；当k
m
＝0时，每一相的不平衡功率经分配后仅得到其第二不平衡功率。3.根据权利要求2所述的MMC自适应相功率均衡控制方法，其特征在于，所述分配系数k
m
通过以下公式进行更新，具体为：k
m
＝min(k
j
)其中，k
j
为第j相的功率分配系数，具体为：U0和分别为当k
m
＝1时使得MMC三相功率均相等时所需注入的零序电压的幅值及相角；U
...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹项根，陈卫，窦真兰，张春雁，孙沛，于吉，肖繁，张侃君，赖锦木，
申请(专利权)人：华中科技大学国网湖北省电力有限公司电力科学研究院郑州大学，
类型：发明
国别省市：