[发明专利]一种基于虚拟电抗的模块化多电平变换器环流抑制方法

权利要求书

1.一种基于虚拟电抗的模块化多电平变换器环流抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据MMC环流产生的机理建立相应的环流抑制模型，该环流抑制模型是由电压源V_z、电压修正信号V_diff与桥臂电抗L_a、桥臂电阻R_a串联构成；

步骤二、根据对电压修正信号V_diff的分析，将其看成是一个虚拟电抗的压降，该虚拟电抗是由电流比较单元、运算处理单元、电压产生单元组成，利用虚拟电抗的电流比较单元将桥臂环流的电流信号与参考信号进行比较，通过虚拟电抗的运算处理单元处理后产生相应的电压修正信号，再通过电压产生单元对MMC上、下桥臂电压进行修正，运算处理单元是根据对环流特性的在线分析而设计的虚拟电抗控制器；

在所述步骤一等效电路的基础上增加一个极性相反的电压修正信号V_diff，V_diff用于对上、下桥臂电压进行修正，从而减小电压源V_z，保证MMC上、下桥臂电压之和与直流侧电压始终相等，以达到抑制环流i_z的目的，用数学公式表示为：

2.根据权利要求1所述的基于虚拟电抗的模块化多电平变换器环流抑制方法，其特征在于，定义虚拟电抗控制器为L_vir(s)，则电压修正信号V_diff与虚拟电抗及环流i_z间的关系满足：

其中，i_z(s)为MMC实际桥臂间的环流，i_z^ref(s)为环流的参考值，将表达式(2)代入到环流的抑制模型中得出环流的表达式为：

因此，环流的二倍频分量和引入虚拟电抗后等效输出阻抗分别为：

Z(s)＝L_vir(s)+sL_a+R_a (5)。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟电抗的模块化多电平变换器环流抑制方法，其特征在于，运算处理单元植入与二倍频同频的信号模型，根据内模原理需要将2ω₀处的一对共轭虚极点包含在虚拟电抗的传递函数内，这对共轭虚极点由提供，为式(6)所示：

其中，k_a的设计是为减小环流的稳态误差，通过式(6)的处理，运算处理单元可实现对环流二倍频的交流信号无稳态误差控制，但为了放大环流误差在二倍频处的增益，还需对上述传递函数乘以一定的比例系数，使得虚拟电抗在二倍频环流处产生很高的增益，因此运算处理单元设计为：

其中，k_b的设计是为增加虚拟电抗的比例增益，提高虚拟电抗对环流的动态响应，传递函数在式(7)的基础上再增加低通滤波器，低通滤波器的传递函数为：

其中ω_c为低通滤波器的截止频率，将(8)的表达式替换运算处理单元中的积分环节得：

电压产生单元接收运算处理单元产生的电压修正信号，并将该电压修正信号送入模块化多电平变换器中，产生上、下桥臂电压的调制波信号以此驱动IGBT管从而修正MMC上、下桥臂电压。