[发明专利]基于高精度通用控制器的换流站电流波动抑制方法

说明书

一种基于高精度通用控制器的换流站电流波动抑制方法，属于电力控制技术领域。本发明为了抑制交流三相不对称引发的MMC交、直流侧的电流波动，通过分析交流不对称条件下的MMC数学模型，提出一种基于通用控制器的换流站电流波动抑制策略，通过对所提通用控制器与二阶谐振控制器控制效果的对比分析，理论证明采用UC作为电流控制器的MMC闭环系统具有控制精度高、稳定性好且结构简单的优势。利用RT‑LAB仿真平台，建立双端31电平MMC‑HVDC输电系统模型，对所提控制策略进行有效性验证，结果表明，在交流系统不对称条件下，本发明所提控制策略能够有效抑制MMC交、直流侧的电流波动，保证阀侧交流电流的对称性与直流系统的稳定性，提高MMC系统在此工况下的运行能力。

技术领域

本发明属于电力控制技术领域，主要是涉及一种基于高精度通用控制器的MMC-HVDC换流站电流波动抑制方法。

背景技术

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)是一种新型电压源换流器(Voltage Source Converter，VSC)，其具有可以高度模块化、电磁干扰弱、谐波含量少和波形质量高等优点，且其在模块化设计和容量升级上具有明显的工程优势，所以已逐步成为柔性直流输电工程技术的主要发展趋势。

虽然MMC有诸多优势，但其动态性能也会受到与其连接的交流系统运行状态变化的影响，当交流系统内出现三相负荷不平衡或者不对称故障时，三相电流不平衡导致的过流可使与交流系统相连的MMC换流站闭锁或停止运行，同时引发换流站的交流侧有功、无功的波动。在此工况下，MMC系统内部电流成分复杂度增高，换流站内桥臂电流发生突变，可能导致阀组器件损坏，继而危及模块化多电平高压直流输电(High Voltage Direct CurrentTransmission Based On Modular Multilevel Converter，MMC-HVDC)系统的运行安全。因此，为了增强MMC换流站在交流系统不对称条件下的运行能力，提高其动态抗扰性能，优化换流站电流控制策略以实现换流站交、直流电流波动抑制具有重要的工程实用价值。

发明内容

本发明的目的是在正向同步旋转坐标系下对换流站阀侧交流正、负序电流进行统一控制，并抑制MMC系统内部电流波动，保证阀侧交流电流的对称性与直流系统的稳定性的基于高精度通用控制器的换流站电流波动抑制方法。

本发明利用派克坐标系变换，对MMC的交流等效电路进行正向同步旋转坐标系变换，其变换后的数学模型矢量形式可以表示为

其特征在于：利用拉普拉斯变换，由式(6)得到

引入解耦以及电压前馈项，得到MMC输出电压方程为：

式中，I_dq+ref为电流参考值；G_PI(s)表示PI控制器，其可以控制dq⁺轴直流量，即阀侧交流电流正序分量；G₁(s)表示一种可以控制dq⁺轴2倍频交流量的控制器；

在不对称电网电压条件下，内部电流成分变得复杂，对其进行细化得到

式中，i_dcj为内部电流直流分量，i^－_cirj为内部电流2倍频负序分量，i⁰_cirj为内部电流2倍频零序分量，

内部电流2倍频零序分量i⁰_cirj：

根据MMC的直流等效电路、式(14)和式(15)，通过拉普拉斯变换，得到