[发明专利]基于电流指令平滑切换的MMC故障穿越方法

说明书

本发明公开了一种基于电流指令平滑切换的MMC故障穿越方法。这种方法以交流电网电压作为调节系数，在电网故障发生时将MMC输出电流参考指令从直流母线电压与无功功率控制器的输出平滑地切换到补偿电流计算模块的输出，从而能够在电网故障时利用MMC自身剩余的功率送出能力对故障交流电网进行无功补偿。这种方法解决了传统控制策略中MMC电流参考值在电网故障时被固定在限幅值，导致MMC无法为电网提供无功功率支撑的问题，充分地发挥了MMC控制的灵活性，对故障电网的恢复具有积极作用，具有较强的工程实用价值。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于电流指令平滑切换的MMC故障穿越方法。

背景技术

基于模块化多电平换流器(MMC)拓扑的柔性直流输电技术在大规模可再生能源的汇集和输送过程中有十分良好的应用前景，取得了广泛的关注。电网故障下柔性直流输电系统的故障穿越策略作为系统安全可靠运行的重要保障措施，一直以来都得到了广泛关注。

已有的针对MMC换流站故障穿越策略的研究主要考虑在电网发生故障时抑制MMC输出电流中的负序电流成分，这种方法仅考虑了故障电网下MMC自身的控制性能，却没有考虑如何利用MMC的高可控性辅助故障电网进行恢复。事实上，对于MMC来说，当交流电网发生故障时，故障相电压会迅速跌落，MMC的直流母线电压与无功功率控制器的输出会迅速达到其限幅值，MMC失去了对直流母线电压的控制作用，采用外环控制器的输出限幅值作为电流参考值已经失去意义。此时，如果MMC能够利用其在电网故障期间剩余的功率送出能力对故障交流电网进行无功补偿，将有利于故障交流电网的恢复，因此，研究MMC如何在保障自身安全的前提下，对故障电网进行无功功率支撑，对于MMC故障穿越控制策略的研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电流指令平滑切换的MMC故障穿越方法，以交流电网电压作为调节系数，在故障发生时将MMC输出电流参考指令从直流母线电压与无功功率控制器的输出平滑地切换到补偿电流计算模块的输出，能够在电网故障时利用MMC自身剩余的功率送出能力对故障电网进行无功补偿，克服上述现有技术在电网故障期间没有考虑如何利用MMC对电网进行无功支撑的不足。

为了实现上述发明目的，本方法采取如下技术方案：

一种基于电流指令平滑切换的MMC故障穿越方法，包括：采样模块、锁相环模块、坐标变换模块、功率计算模块，直流母线电压与无功功率控制器、补偿电流计算模块、参考电流计算模块、正序电流控制器、负序电流控制器、参考差模电压计算模块、内部环流控制器、桥臂电压计算模块、调制模块。

所述采样模块中，包括：

电压采样模块，对交流电网三相电压U_sabc和直流母线电压U_dc进行采样；

电流采样模块，对交流电网三相电流I_sabc，换流变压器阀侧三相电流I_vabc，MMC上、下桥臂电流I_pabc和I_nabc进行采样。

所述锁相环模块，根据三相电压U_sabc得到交流电网电压相位θ_s；

所述坐标变换模块中，包括：

Park变换模块，对交流电网三相电压U_sabc和阀侧三相电流I_vabc进行Park变换，得到同步旋转d-q坐标系下对应的电压矢量U_sdq和电流矢量I_vdq，Park变换采用的角度为交流电网电压相位θ_s；

Park反变换模块，对参考差模电压U_difrefdq进行Park反变换，得到静止三相坐标系中的参考差模电压U_difrefabc，Park反变换采用的角度为交流电网电压相位θ_s。