[发明专利]模块化多电平变换器微分平滑非线性控制方法及装置

说明书

本发明涉及一种电网电压不平衡时的模块化多电平变换器微分平滑非线性控制方法及装置，其中方法包括：步骤S1：采集电网信息，并基于电网信息获得当前交流侧电网正序d轴电压和正序q轴电压；步骤S2：通过前馈的PI反馈控制方式得到正序有功参考电流和正序无功参考电流；步骤S3：基于正序有功参考电流和正序无功参考电流控制模块化多电平变换器的正序d轴电压和正序q轴电压。与现有技术相比，本发明可以直接补偿模块化多电平变流器的非线性特性，避免对系统进行近似处理，能够更为精确地跟踪参考轨迹。

技术领域

本发明涉及一种模块化多电平变流器控制领域，尤其是涉及一种电网电压不平衡时的模块化多电平变换器微分平滑非线性控制方法及装置。

背景技术

模块化多电平变流器是一种具有模块化结构、易级联、输出电压电流谐波小等特性的变换器。由于其在损耗、冗余性、开关频率等方面的优势，被广泛应用于高压直流输电、柔性输电、风力发电场并网、中高压电力拖动等高压、大功率工程现场。

目前，针对模块化多电平变流器控制的研究多是电网正常状态下的控制方法，当电网电压发生不平衡故障时，系统中会突然出现大量的负序电流，交流侧三相电流不再对称，此时，故障相电流会突然增大，且模块化多电平变流器输出功率也会含有二倍频波动分量，电网电压平衡下的控制方法不再有效，这将会引起模块化多电平变流器的异常工作，降低电力系统稳定性和电能质量，严重时还会损坏模块化多电平变流器元件。目前，不平衡下模块化多电平变流器的控制常采用矢量的控制方法，这种方法主要基于模块化多电平变流器非线性系统的线性化，会产生一定的模型误差，导致系统动、稳态控制性能下降。

微分平滑非线性控制方法可以直接补偿模块化多电平变流器的非线性特性，避免对系统进行近似处理，同时不需要精确的数学模型，能够提高系统的动态响应特性，具有稳定性强、算法简单的优点。微分平滑非线性控制方法已实现了模块化多电平变流器平稳运行状态下的稳定控制，但电网电压不平衡时的模块化多电平变换器微分平滑非线性控制方法还未实现。

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模块化多电平变换器微分平滑非线性控制方法及装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电网电压不平衡时的模块化多电平变换器微分平滑非线性控制方法，包括：

步骤S1：采集电网信息，并基于电网信息获得当前交流侧电网正序d轴电压和正序q轴电压；

步骤S2：通过前馈的PI反馈控制方式得到正序有功参考电流和正序无功参考电流；

步骤S3：基于正序有功参考电流和正序无功参考电流控制模块化多电平变换器的正序d轴电压和正序q轴电压。

所述正序有功参考电流的数学表达式为：

所述正序无功参考电流的数学表达式为：

其中：为正序有功参考电流，为正序无功参考电流，K_p1为PI反馈控制的有功比例参数，K_p2为PI反馈控制的无功比例参数，K_i1为PI反馈控制的有功积分参数，K_i2为PI反馈控制的无功积分参数，s为积分算子，ΔP^*为有功功率误差ΔP的参考值，ΔP为有功功率误差，P^*为模块化多电平变换器向电网输入的有功功率的参考值，为交流侧电网正序d轴电压，ΔQ^*为无功功率误差ΔQ的参考值，ΔQ为无功功率误差，Q^*为模块化多电平变换器向电网输入的无功功率的参考值，为交流侧电网正序q轴电压。

所述步骤S3中，对于正序电流微分平滑控制器表达式的控制表达式为：