基于MMC-MTDC的子模块电容电压平衡控制策略制造技术

本发明专利技术公开了基于MMC

【技术实现步骤摘要】
基于MMC
‑
MTDC的子模块电容电压平衡控制策略


[0001]本专利技术涉及电力
，具体为基于MMC
‑
MTDC的子模块电容电压平衡控制策略。

技术介绍

[0002]电容电压均衡策略是一种在实际应用中确保电力系统稳定的技术，尤其是在电力电子系统、同步电机控制、多频带通信系统和滤波器设计中具有重要意义，在这些应用场景中，由于元件的容性或感性负载、温度变化、老化等因素，可能导致不同电容器之间的电压不平衡。
[0003]现有技术中，如中国专利号为：CN202211144254.1的“一种MMC控制方法”，包括：获取三相桥式电路MMC的子模块电容电压平均值和子模块电容电压参考值；将子模块电容电压平均值和子模块电容电压参考值输入至DQ轴电压控制器中，得到DQ轴电压参考信号；将三相桥式电路MMC的直流电压参考值、直流电压测量值和直流电流测量值输入至采用基于PI控制器的直流电压和直流电流双环控制的零轴电压控制器，得到零轴电压参考信号；将DQ轴电压参考信号和零轴电压参考信号输入信号转换器中，生成三相电压调制信号，用于驱动MMC三相桥式电路。
[0004]如中国专利号为：CN202211144254.1的“一种消除多端柔性直流输电控制系统稳态电压偏差的方法”，包括：建立多端柔性直流输电MMC
‑
MTDC受端换流站GSMMC在公共接入点2即PCC2功率传输方程和交流动态方程；在GSMMC功率传输方程基础上，采用直流有功电压下垂控制，得到输出误差信号表达式；直流有功电压下垂控制输出输出误差信号为0，得到直流有功电压下垂控制方程；根据GSMMC输出误差信号表达式，建立自适应下垂系数表达式；将自适应下垂系数表达式引入直流有功电压下垂控制方程中，得到自适应下垂控制数学模型，在多端柔性直流输电控制系统引入自适应下垂控制，达到消除稳态电压偏差的目的。
[0005]但现有技术中，MMC由大量的子模块组成，各子模块的工作条件不同，必然会影响各子模块的电容电压，导致各子模块的电容电压存在不均衡的问题，此问题无法避免且将极大地影响MMC系统的稳定运行且此问题是不可避免的，且目前的控制算法考虑不全面，且没有在MMC
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MTDC停机场景下进行研究，控制算法过于传统，没有引入最优控制方法，子模块电容电压控制效果一般。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供基于MMC
‑
MTDC的子模块电容电压平衡控制策略，以解决上述
技术介绍
提出的MMC由大量的子模块组成，各子模块的工作条件不同，必然会影响各子模块的电容电压，导致各子模块的电容电压存在不均的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于MMC
‑
MTDC的子模块电容电压平衡控制策略，包括MMC
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MTDC控制模块、MMC
‑
MTDC停机控制分析模块、MMC
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MTDC系统能量反馈
模块和能耗优化控制模块，所述MMC
‑
MTDC控制模块包括MMC
‑
MTDC换流站级控制器，所述MMC
‑
MTDC换流站级控制器是基于MMC系统建立的交流电网平衡控制器，所述MMC
‑
MTDC换流站级控制器包括内环电流控制器和外环功率控制器；
[0008]所述内环电流控制器通过调节控制变量，使dq轴电流有效跟踪参考值i
d
‑
ref
andi
q
‑
ref
，所述外环功率控制器包括有功功率控制量控制器和无功功率控制量控制器，所述内环电流控制器所需的dq电流基准由有功功率控制量控制和无功功率控制量控制器计算。
[0009]优选的，所述MMC
‑
MTDC换流站级控制器包括主换流站MMC1、第一从换流站MMC2和第二从换流站MMC3，所述主换流站MMC1、第一从换流站MMC2和第二从换流站MMC3采用不同的控制方式进行协调控制。
[0010]优选的，所述主换流站MMC1负责控制整个系统的直流电压，主要通过直流恒压控制来实现，所述第一从换流站MMC2和第二从换流站MMC3采用功率控制来达到控制直流电流的效果，从而实现MMC
‑
MTDC系统主换流站MMC1与第一从换流站MMC2和第二从换流站MMC3的协调控制。
[0011]优选的，所述主换流站MMC1负责整个MMC
‑
MTDC系统的直流电压控制，所述主换流站MMC1直流电压保持不变，有功功率在(Pmin,Pmax)范围内变化，起到平衡整个系统功率的作用。
[0012]优选的，所述第一从换流站MMC2和第二从换流站MMC3为二次站，均采用恒有功无功控制(包括恒无功控制和恒交流电压控制)的控制方式，直流侧电压在(Udc
‑
min,Udc
‑
max)范围内变化。
[0013]优选的，所述MMC
‑
MTDC停机控制分析模块包括以下步骤：
[0014]S1、系统通过控制方式自动停机，正常停机主要分为两个阶段，能量反馈阶段和能耗阶段；
[0015]S2、MMC
‑
MTDC系统的维护、改造和升级，当子模块的电容电压降至规定值以下时，对已停机的系统进行检修、改造或升级。
[0016]优选的，所述能量反馈阶段包括将第一从换流站MMC2和第二从换流站MMC3各子模块电容器中的能量最大程度地反馈给交流系统，从而使能量消耗最小化。
[0017]优选的，所述能耗阶段是第一从换流站MMC2和第二从换流站MMC3子模块电容能量反馈达到最大，必须将子模块电容放电满足规定的阶段。
[0018]优选的，所述MMC
‑
MTDC系统能量反馈模块包括提高调制比m、调整变压器比、增加设备子模块三种方法，三种方法包括以下步骤：
[0019]提高调制比m：在MMC交流侧线路电压不变的情况下，通过适当提高调制比来降低Udc，从而使各子模块的电压也降低，增加能量反馈的能力；
[0020]调整变压器比：在调制比不变的情况下，调整变压器的变比可以降低二次侧电压，从而降低直流母线电压和压降调整后子模块的电容电压，增加能量反馈量；
[0021]增加设备子模块：增加备用子模块可以显著降低子模块电容电压，优化能量反馈过程，进一步分散储能，提高能量反馈能力。
[0022]优选的，所述能耗优化控制模块采用三相放电方法，控制MMC
‑
MTDC换流站级控制器的子模块电容器放电，达到正常关断的目的，通过减少放电时间，让MMC
‑
MTDC换流站级控
制器的三相桥臂同时放电，即ABC的三相单元同时通过限流电阻放电可以提高MMC子模块的放电效率。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于MMC
‑
MTDC的子模块电容电压平衡控制策略，其特征在于：包括MMC
‑
MTDC控制模块(1)、MMC
‑
MTDC停机控制分析模块(2)、MMC
‑
MTDC系统能量反馈模块(3)和能耗优化控制模块(4)，所述MMC
‑
MTDC控制模块(1)包括MMC
‑
MTDC换流站级控制器(5)，所述MMC
‑
MTDC换流站级控制器(5)是基于MMC系统建立的交流电网平衡控制器，所述MMC
‑
MTDC换流站级控制器(5)包括内环电流控制器(6)和外环功率控制器(7)；所述内环电流控制器(6)通过调节控制变量，使dq轴电流有效跟踪参考值i
d
‑
ref
andi
q
‑
ref
，所述外环功率控制器(7)包括有功功率控制量控制器和无功功率控制量控制器，所述内环电流控制器(6)所需的dq电流基准由有功功率控制量控制和无功功率控制量控制器计算。2.根据权利要求1所述的基于MMC
‑
MTDC的子模块电容电压平衡控制策略，其特征在于：所述MMC
‑
MTDC换流站级控制器(5)包括主换流站MMC1、第一从换流站MMC2和第二从换流站MMC3，所述主换流站MMC1、第一从换流站MMC2和第二从换流站MMC3采用不同的控制方式进行协调控制。3.根据权利要求2所述的基于MMC
‑
MTDC的子模块电容电压平衡控制策略，其特征在于：所述主换流站MMC1负责控制整个系统的直流电压，主要通过直流恒压控制来实现，所述第一从换流站MMC2和第二从换流站MMC3采用功率控制来达到控制直流电流的效果，从而实现MMC
‑
MTDC系统主换流站MMC1与第一从换流站MMC2和第二从换流站MMC3的协调控制。4.根据权利要求2所述的基于MMC
‑
MTDC的子模块电容电压平衡控制策略，其特征在于：所述主换流站MMC1负责整个MMC
‑
MTDC系统的直流电压控制，所述主换流站MMC1直流电压保持不变，有功功率在(Pmin,Pmax)范围内变化，起到平衡整个系统功率的作用。5.根据权利要求2所述的基于MMC
‑
MTDC的子模块电容电压平衡控制策略，其特征在于：所述第一从换流...

【专利技术属性】
技术研发人员：居鹏飞，赵博文，张延迟，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：