[发明专利]一种适用于MMC半桥串联结构微电网的并网电流控制方法

权利要求书

1.一种适用于MMC半桥串联结构微电网的并网电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(A)根据MMC-MG并网系统的等效电路模型，建立系统的状态方程；

在三相平衡电网电压情况下，通过电压、电流定律得到系统的状态方程：

式中：i_1x(x＝a,b,c)表示三相输出电流；L_s、R_s为滤波电感和线路等效电阻；L、R为桥臂电感和等效电阻；u_xp、u_xn分别表示上、下桥臂中N个GM输出电压之和；e_sx表示三相电网电压；

(B)根据步骤A建立的状态方程，得到欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)模型；

令系统等效输出电压u_xo＝(u_xn-u_xp)/2；根据公式二的状态方程，通过Park变换后可得到dq旋转坐标系下的数学模型：

式中：ω＝θ/t表示基波角频率；i_1d、i_1q表示输出电流的dq轴分量；u_sd、u_sq表示系统等效输出电压的dq轴分量；e_sd、e_sq为电网电压的dq轴分量；

选取状态变量X＝(x₁ x₂)^T＝(i_1d i_1q)^T，将公式二改写成动态矩阵方程的形式，即可得到MMC-MG并网系统的EL模型：

式中：J₀＝[0 -ωL_o；ωL_o 0]^T，反映系统内部的互联结构；M₀＝diag([L_o L_o])为正定的对角矩阵；R₀＝[R_o 0；0 R_o]^T，反映系统内部的耗散特性；U₀＝[u_sdo -e_sd；u_sqo -e_sq]^T，表征MMC-MG系统内部与电网之间能量交换的矩阵；

(C)选取误差能量函数、设置阻尼项，依据无源控制律，结合经典比例积分控制器，得到MMC-MG的并网电流控制；

针对公式三所示的MMC-MG并网系统，设其存储能量函数为

设状态变量X的期望平衡点X^*为：

公式三所示的动态矩阵方程也可以写成如下形式：

式中：X_e表示状态变量X的误差，即：结合公式六，误差能量函数H_e的导数为

为使系统状态变量快速恢复至期望的平衡点，须误差能量函数H_e快速收敛至零；因此，需设置阻尼项使能量快速耗散；设增加的阻尼耗散项为R₁X_e，则系统内部耗散项变为

R₁X_e+R₀X_e＝R₂X_e (公式八)

由公式六与公式八即可得到下式：

欲使稳态误差X_e＝0，令由于X^*为常值，即则无源控制律为

因此，公式十所示的无源控制律与比例积分控制器相结合，则可得到该并网系统的电流控制器：

式中，R_op＝R_o/2；R_d1＝R₁₁/2；R_q1＝R₁₂/2；K_p1、K_p1为比例系数；K_i1、K_i2为积分系数。