[发明专利]一种MMC-STATCOM的无源性滑模变结构控制方法

说明书

本发明涉及一种MMC‑STATCOM的无源性滑模变结构控制方法，对STATCOM装置进行控制，所述的STATCOM装置为与交流电网连接的模块化多电平换流器，该方法包括：采用基于dq旋转坐标系的电压电流双闭环解耦控制策略，通过q轴分量进行无功调节，产生或吸收无功功率，并以此稳定接入点的交流母线电压；通过d轴分量进行有功调节，从电网交流母线吸收有功来补偿换流器的有功功率损耗，从而维持换流器直流侧电压的稳定。与现有技术相比，本发明使得控制系统对外部扰动及内部参数的变化具有很强的鲁棒性和抗干扰能力，从而改善控制质量。相比于传统双闭环PI，具有参数易调节、动态响应速度快、鲁棒性强等优点。

技术领域

本发明涉及一种电网无功功率控制方法，尤其是涉及一种MMC-STATCOM的无源性滑模变结构控制方法。

背景技术

FACTS装置在智能电网与能源互联网建设中起着重要作用。STATCOM装置是基于全控型电力电子器件的静止无功发生器装置，是FACTS家族中无功控制能力最强的装置之一，能够有效调节电网电压水平。

STATCOM的基本结构是交流侧电压可以灵活调节的三相逆变器。目前，国内外对于STATCOM装置的研究主要集中于多电平和H桥级联电路。而为了满足高压大容量输电领域的应用需求，STATCOM装置向模块化多电平(MMC)电路发展是必然趋势。针对适用于高压大容量场合的STATCOM装置的拓扑结构和对应的控制策略研究均存在不足。目前，针对MMC装置主要用于高压直流输电领域，尚未在交流电网中广泛普及。其通常采用基于旋转坐标系的传统PI双闭环控制策略。该方法虽然可获得良好的控制效果，但传统PI双闭环控制参数不易调试、动态响应慢、稳定运行区间受限等缺点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种MMC-STATCOM的无源性滑模变结构控制方法，适用于MMC结构，使得控制系统对外部扰动及内部参数的变化具有很强的鲁棒性和抗干扰能力。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种MMC-STATCOM的无源性滑模变结构控制方法，对STATCOM装置进行控制，所述的STATCOM装置为与交流电网连接的三相三线制模块化多电平换流器，该方法包括：采用基于dq旋转坐标系的电压电流双闭环解耦控制策略，通过q轴分量进行无功调节，产生或吸收无功功率，并以此稳定接入点的交流母线电压；通过d轴分量进行有功调节，从电网交流母线吸收有功来补偿换流器的有功功率损耗，从而维持换流器直流侧电压的稳定。

所述的换流器外环采用PI控制器，内环采用无源性滑模变结构控制器。

外环PI控制器根据接入点交流母线电压和直流母线电压的参考值，确定内环电流控制器的q轴和d轴电流参考值，内环电流控制器用来生成换流器的输出电压指令值，使dq轴电流快速跟踪其参考值，实现dq轴之间的解耦。

外环PI控制器如下：

其中，i_1d为d轴内环电流参考值，i_1q为q轴内环电流参考值，u_dc为直流侧电压，V_1rms为STATCOM所连接的交流母线节点电压的有效值，上标带*的参数为对应物理量的参考值，k_p与k_i分别是外环PI控制器的比例系数和积分系数。

内环控制器如下：