[发明专利]适用于模块化多电平变换器的宽频带阻抗控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种适用于模块化多电平变换器的宽频带阻抗控制方法及系统，该方法包括：基于虚拟阻抗模拟单元对变换器输出端口三相电压进行变换获得d轴电压信号和q轴电压信号；所述虚拟阻抗模拟单元包括第一控制器，所述第一控制器用于调节虚拟并联阻抗；基于所述d轴电压信号和所述q轴电压信号，对第一频段阻抗、第二频段阻抗以及第三频段阻抗中的至少一个频段阻抗进行调节。本发明提高了新能源发电系统与电网的交互作用的稳定性。

技术领域

本发明涉及阻抗控制技术领域，特别是涉及一种适用于模块化多电平变换器的宽频带阻抗控制方法及系统。

背景技术

近年来，由于资源短缺以及传统化石能源带来的环境污染问题，越来越多的新能源接入电网。与此同时，新能源发电装置与电网的交互作用会产生一系列稳定性问题，如次、超同步振荡等，给区域电力系统的安全运行带来了极大挑战。如何提高新能源发电系统的阻尼，抑制系统振荡，成为新能源发电工程中亟待解决的问题之一。

由于模块化多电平变换器的优异性能，已经广泛应用于HVDC(高压直流输电)变换器和SVG(Static Var Generator，静止无功发生器)中。因此，在考虑经济性和可行性后，对现有的模块化多电平变换器的控制进行改造，利用阻抗塑造控制手段来增强系统阻尼，抑制系统振荡，成为了当前首选方案。目前已有的控制方法主要是通过调节模块化多电平变换器某些控制环节的参数，如锁相环和模块电容电压控制等，以此来提高系统的阻尼，但这些控制大多数只能作用于某个频率段。并且，由于模块化多电平变换器中各个控制环节对阻抗特性的影响是相互耦合的，尤其是在次、超同步频率范围，这导致目前阻抗塑造控制方法很难实现。此外，在进行相位补偿的同时还必须对模块化多电平变换器的阻抗幅值进行调节，这也是导致阻抗塑造控制设计困难的原因之一。因此，亟需寻求一种阻抗特性调节频带宽且设计难度低的阻抗塑造控制方案。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种适用于模块化多电平变换器的宽频带阻抗控制方法及系统，增强新能源发电系统的阻尼，抑制潜在的次/超同步振荡，提高了新能源发电系统与电网的交互作用的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种适用于模块化多电平变换器的宽频带阻抗控制方法，包括：

一种适用于模块化多电平变换器的宽频带阻抗控制方法，所述方法包括：

基于虚拟阻抗模拟单元对变换器输出端口三相电压进行变换获得d轴电压信号和q轴电压信号；所述虚拟阻抗模拟单元包括第一控制器，所述第一控制器用于调节变换器的虚拟并联阻抗；

基于所述d轴电压信号和所述q轴电压信号，对第一频段阻抗、第二频段阻抗以及第三频段阻抗中的至少一个频段阻抗进行调节；

其中，对所述第一频段阻抗进行调节包括：将所述d轴电压信号通过第二控制器前馈至相电流控制模块后与三相电流在dq轴下的d轴电流分量相加，将所述q轴电压信号通过第二控制器前馈至相电流控制模块后与三相电流在dq轴下的q轴电流分量相加，将所述d轴电压信号反相前馈至相间电压均衡控制模块中电压控制器的输出；

对所述第二频段阻抗进行调节包括：将所述d轴电压信号通过第三控制器前馈至模块电压全局均衡控制模块后与设定电压值相加，相加后的信号由PI控制器输出至相电流控制模块作为d轴给定电流值；

对所述第三频段阻抗进行调节包括：将所述d轴电压信号通过第四控制器前馈至相电流控制模块d轴输出，同时αβ坐标系下电压信号通过第五控制器前馈至αβ坐标系下的调制信号，所述αβ坐标系下电压信号是基于虚拟阻抗模拟单元对变换器输出端口三相电压进行变换获得的，所述αβ坐标系下的调制信号来自变换器相电流控制模块的输出。

可选地，所述方法还包括：

根据设定的阻尼要求设计虚拟并联阻抗；所述虚拟并联阻抗包括无源器件串并联组合等效电路的形式和有源电路传递函数的形式；