[发明专利]抑制MMC分布式控制系统中控制冲突的方法

权利要求书

1.抑制MMC分布式控制系统中控制冲突的方法，其特征在于，包括：

第一步：建立MMC分布式控制系统的简化模型；

第二步：根据建立的MMC分布式控制系统简化模型确定控制冲突发生的原因；

第三步：根据控制冲突产生的原因抑制控制冲突；

所述第一步，MMC分布式控制系统的模型包括控制部分和电路部分，控制部分和电路模型部分之间的联系是通过假设控制部分中形成的子模块输出电压给定等于实际电路中的子模块输出电压u_sm来实现，以第j个子模块为例；

在控制部分，U_dc/2N、中央控制器中输出电流控制的输出e^*/N、以及第j个子控制器中平均控制的输出电容电压平衡控制的输出共同构成子模块输出电压的给定，其中U_dc为直流电压，2N为子控制器的个数；

在电路模型部分，实际的子模块输出电压u_smj有两个功能，第一个功能为：前N个子模块输出电压(u_sm1～u_smN)求和形成上桥臂电压u_u，后N个子模块输出电压(u_smN+1～u_sm2N)求和形成下桥臂电压u_l，下桥臂电压减去上桥臂电压再乘以0.5形成实际的内部电动势e，直流侧电压U_dc减去上、下桥臂电压之和形成桥臂阻感的电压u_diff，内部电动势e经过桥臂阻感和输出阻感的传递函数1/[s(0.5L_arm+L_o)+0.5R_arm+R_o]，之后得到输出电流i_o，桥臂阻感的电压u_diff经过桥臂阻感的传递函数1/(sL_arm+R_arm)得到环流i_diff，输出电流i_o被采样和反馈到中央控制器中的输出电流控制，实现输出电流的闭环控制，环流被采样和反馈到子控制器中的平均控制内环，实现环流的闭环控制，此外环流加上或减去0.5倍的输出电形成流过上、下桥臂的电流，其中L_arm为桥臂电感，L_o为输出电感，R_arm为桥臂电阻，R_o为输出电阻i_arm；第二个功能为：实际的子模块电压u_smj与该流过桥臂的电流i_arm相乘构成第j个子模块的功率p_smj，经过积分环节得到该子模块的能量E_smj，E_smj乘以2再除以子模块的电容C_SM，最后再求根号得到第j个子模块的电容电压u_cj，第j个子模块的电容电压被采样反馈到第j个子控制器中的平均控制外环和电容电压平衡控制，实现电容电压的闭环控制；

第二步，忽略电容电压平衡控制对桥臂阻感电压的影响，桥臂阻感的电压u_diff被表示为：

分布式控制结构中的平均控制实际是通过环流来控制相平均电容电压，平均控制包括依次相连的外环电压控制、内部环流控制，平均控制中真实的环流给定为：

由于平均控制中电流内环的响应速度远远大于电压外环的响应速度，所以平均控制调节电容电压时，可认为环流近似等于环流的真实给定值,也即以第j个子控制器为例，平均控制的输出可以表示为：

新颖分布式控制结构中的每个平均控制的输出不为0，以第j个子控制器为例，第j个子控制器中的平均控制的输出乘以桥臂电流中的环流将会在子模块的功率中添加一个额外的直流功率分量p_{smj_ad}，进而会对第j个子模块的电容电压u_cj造成一定的影响，添加的额外的直流功率分量p_{smj_ad}被表示为：

当某个子模块的电容电压高于相平均电容电压时，子模块的功率中被添加的额外直流功率分量p_{smj_ad}将大于0，使得该子模块的电容电压进一步的增大；当某个子模块的电容电压低于相平均电容电压时，子模块的功率中被添加的额外直流功率分量p_{smj_ad}将小于0，使得该子模块的电容电压更低，由此确定分布式控制结构中的平均控制会恶化子模块电容电压的均衡性；

第三步，电容电压平衡控制旨在利用交流侧的有功功率将单个子模块的电容电压均衡到相平均电容电压，电容电压平衡控制可利用的直流功率分量p_{smj_bal}，也即电容电压平衡控制的均衡能力可以表示为：

如若保证MMC分布式控制系统的稳定运行，则电容电压平衡控制的均衡能力必须大于平均控制的恶化能力，由此实现抑制控制冲突：

考虑到交直流侧有功功率的平衡：

0.5U_oI_ocosφ_o＝U_dci_{diff_dc}

所以：