[发明专利]一种应用于模块化多电平换流器的相电容电压控制方法

说明书

本发明公开了一种应用于模块化多电平换流器的相电容电压控制方法，包括以下步骤：1)获取换流器相内子模块电容电压和u_∑，得直流误差信号u_error；2)将所述直流误差信号u_error通过低通滤波器进行低通滤波，以去除其中的谐波成分及噪声，得滤波后的直流误差信号u_error,LPF；3)将滤波后的直流误差信号u_error,LPF送入比例积分控制器中，并将比例积分控制器的输出信号送入极点补偿器中，然后将极点补偿器的输出作为电压调节指令Δu^*；4)将步骤3)得到的电压调节指令Δu^*添加到变流器上下桥臂的电压指令中，得最终的电压指令，该方法可有效的控制相电容电压，提升系统的稳定性，改善动态系统动态性能，且计算负担较小。

技术领域

本发明属于电力电子中的模块化多电平换流器技术领域，涉及一种应用于模块化多电平换流器的相电容电压控制方法。

背景技术

随着大功率电力电子变换装置的广泛应用，多电平变换技术得到快速发展。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是一种新颖的多电平电压源换流器，自2000年初其提出来以来，由于其具有模块化的特征，易于拓展、便于装配，且可以获得高质量输出和高电压等级等优点，是近年研究热点，其在中高压应用领域具有明显的优势。目前，MMC已广泛应用在高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)领域，多条线路已投入运营，如美国Trans Bay Cable工程，中国南澳三端柔性直流输电工程和舟山五端柔性直流输电系统等。除此之外,在中压电机拖动中，MMC也拥有着巨大的潜力。

与传统两电平换流器相比，MMC中包含众多的电容器，为维持系统的稳定运行，电容电压需要维持恒定。现有的电容电压控制策略采用的是分层控制，即总电容电压控制(整流模式下)，相电容电压控制，上下桥臂间电容电压平衡控制，相内电容电压平衡控制。其中，相电容电压控制的目标是维持相内所有子模块电容电压的稳定。现有的控制方法，如电压外环+电流内环，功率外环+电流内环，纯电压外环的控制方式均存在一定的缺陷：基于电压外环的控制方法未考虑子模块电容电压中的波动，进行影响MMC的运行；功率外环在数字控制器中引入了额外的计算操作，增加系统负担；电流内环的存在限制了MMC环流控制器的设计等。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种应用于模块化多电平换流器的相电容电压控制方法，该方法可有效的控制相电容电压，提升系统的稳定性，改善动态系统动态性能，且计算负担较小，

为达到上述目的，本发明所述的应用于模块化多电平换流器的相电容电压控制方法包括以下步骤：

1)获取换流器相内子模块电容电压和u_∑，再将换流器相内子模块电容电压和u_∑与电压指令值2U_dc进行比较，其中，U_dc为直流母线电压，得直流误差信号u_error；

2)将所述直流误差信号u_error通过低通滤波器进行低通滤波，以去除其中的谐波成分及噪声，得滤波后的直流误差信号u_error,LPF；

3)将滤波后的直流误差信号u_error,LPF送入比例积分控制器中，并将比例积分控制器的输出信号送入极点补偿器中，然后将极点补偿器的输出作为电压调节指令Δu^*；

4)将步骤3)得到的电压调节指令Δu^*添加到模块化多电平换流器上下桥臂的电压指令中，得最终的电压指令，然后根据最终的电压指令控制换流器的相电容电压。

步骤1)的具体操作为：