[发明专利]适用于MMC的同时抑制二倍频与四倍频的环流抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于MMC的同时抑制二倍频与四倍频的环流抑制方法。

背景技术

模块化多电平变换器(Modular Multi-level Converters，MMC)采用模块化设计，因结构灵活且易于扩展、具有共直流母线、开关频率低、开关损耗少、提升电能质量、能四象限运行等优势成为新世纪应用于中高压系统的最具有发展潜力的拓扑结构之一，而环流抑制问题是MMC稳定高效运行的关键。

在MMC中，模块电容电压中的主要成分是基波分量，而基波分量可以在输出电压中产生二倍频分量，二倍频分量又能在环流中产生二次谐波，如不加以有效抑制，二次谐波又会激发四次谐波，如此循环，使环流中具有偶次谐波分量，以二次负序和四次正序为主。如不对环流加以抑制，环流不仅会提高功率开关器件额定电流容量,增加系统成本,并造成功率开关器件发热严重,甚至烧毁,影响装置使用寿命

现有技术的二倍频负序旋转坐标变化能有效减少环流中的二倍频分量，但对四倍频分量几乎无抑制作用。而同时采用二倍频负序与四倍频正序旋转坐标变换，可以对二倍频和四倍频均进行抑制，同时抑制了更高次谐波，显著提高了谐波质量。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种适用于MMC的同时抑制二倍频与四倍频的环流抑制方法，本发明基于旋转坐标变换将环流中的谐波分量变换成直流分量，经PI控制器和前馈控制送入到载波信号中，达到对谐波的抑制，其中利用二倍频负序旋转坐标变换将二倍频分量变换为直流量，对二次谐波进行抑制；利用四倍频正序旋转坐标变换将四倍频分量变换为直流量，对四次谐波进行抑制。因高次谐波是由低次谐波激发的，故对二四次谐波进行抑制后，对高次谐波进行了一定抑制，从而达到对环流中谐波分量的抑制，能够显著提高谐波质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于MMC的同时抑制二倍频与四倍频的环流抑制方法，包括以下步骤：

(1)提取模块化多电平变换器各相上下桥臂的电流值，根据采集的电流值计算环流值；

(2)将计算的得到的环流值分别进行二倍频负序和四倍频正序旋转坐标变换，将二倍频和四倍频分量分别变换成直流量；

(3)分别将变换得到的环流的二倍频和四倍频分量的dq轴分量与相应的环流dq轴分量参考值进行比较后，进行线性调节控制；

(4)引入二倍频和四倍频分量对应的电压前馈量，消除dq轴耦合部分，进而得到环流抑制的dq轴参考值，将得到的dq轴参考值分别进行二倍频负序和四倍频正序逆变换，得到对应的环流抑制参考值；

(5)将二倍频负序和四倍频正序逆变换得到对应的环流抑制参考值相加，得到最终参考值，加入调制波信号。

模块化多电平变换器的工作过程中，环流中只存在偶次谐波，其中6k-4次为负序，6k-2次为正序，6k为零序，k＝1,2,3……，并且环流以二、四次为主。

所述步骤(1)中，环流值的计算过程为：j＝a,b,c,p代表上桥臂，n代表下桥臂。

所述步骤(2)中，将变换得到的环流的dq轴分量i_z2d,i_z2q与环流dq轴分量的参考值做差比较后，经过调节器。

所述步骤(2)中，将变换得到的环流的dq轴分量i_z4d,i_z4q与环流dq轴分量的参考值做差比较后，经过调节器。

所述步骤(2)中，调节器为PI调节器。

当然，本领域技术人员也可以在本发明的工作原理的启示下，将PI调节器替换为其他能够实现线性调节作用的控制器，如PIR控制器，其属于本领域技术人员容易想到的简单替换，理应属于本发明的保护范围。

所述步骤(4)中，引入电压前馈量2ω₀L₀i_z2d,2ω₀L₀i_z2q和4ω₀L₀i_z2d,4ω₀L₀i_z2q以消除dq轴耦合部分，得到环流抑制的dq轴参考值。ω₀为输入电压角频率，Lg为输入电抗器电感值，Larm为桥臂电感值。

一种模块化多电平变换器环流抑制控制器，采用上述环流抑制方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：