[发明专利]基于MMC虚拟电容对DC电压波动的抑制方法

说明书

本发明公开一种基于MMC虚拟电容对DC电压波动的抑制方法，通过预设的控制策略对MMC的电气参数进行控制，将控制策略等效为一个电容大小可调的虚拟电容器，根据电压波动的幅度调整虚拟电容器的虚拟系数，以对DC电压波动进行抑制。本发明的有益效果是：通过预设MMC中的控制策略，可使变换器与虚拟电容表现出类似于拥有一个大小可调的电容器的变换器与直流供电网络并联的物理行为，虚拟电容器表示经本发明所提控制策略之后的MMC的行为。具体而言，通过调整虚拟系数来改变虚拟电容的大小，从而影响直流供电网络的惯性，以至其能够使直流供电网络抑制电压波动的能力增强，提高直流供电网络的稳定性。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种基于MMC虚拟电容对DC电压波动的抑制方法。

背景技术

模块化多电平变流器(modular multilevel converter MMC)是柔性直流输电系统常用的变流器拓扑。目前在高压直流输电工程中常用的变换器为VSC，该变换器含有与DC电网相连的大电容，DC电网的惯性大小取决于与其相连的电容的大小，若一个大电容与DC电网相连，那么该DC电网就有较高的惯性，相反，若连接的电容较小，那么该DC电网的惯性就较小，但该电容端电压与DC输电网络电压成耦合关系，这是它的一个突出缺点，除此之外，VSC的输出信号与理想信号差别较大，需经过多重滤波才可获得理想信号。

对于直流系统来说，直流电压的动态变化取决于系统电容器中储存能量的大小，根据相关文献所述，对于典型的MMC系统，在发生电压波动后，其能够维持直流电压恒定时间只有40ms，这对系统的运行是相当不利的。其中，现有技术中部分的MMC控制策略不是基于能量的，当变换器桥臂电压与直流供电网络之间产生电压差之后，DC供电网会自动的调节功率来减小这个电压差，且该桥臂中电容器与DC电网之间的功率交换是基于该桥臂电容跟踪DC电网电压的变化，故其不需额外的控制组件，也正是由于没有相应的控制组件，该类型的MMC中部分变量不受控制，这就导致了变换器鲁棒性的缺失。另外，现有技术中还有部分的MMC控制策略基于能量的MMC控制，可通过暂时施加直流功率与交流功率之间的不匹配来控制MMC的内部能量，然而，该类型的转换器对于子模块端电压与直流供电网络电压之间的解耦不利，不能有效的抑制直流供电网络的电压波动。

总而言之，现有的转换器以及其控制方法无法对MMC的内部能量进行有效的管理，更无法利用该能量对直流供电网络的电压波动提供一个稳定的抑制作用。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于MMC虚拟电容对DC电压波动的抑制方法，可将直流量转变为交流量抑或是交流量转变为直流量。主要解决现有的MMC控制策略无法对直流供电网络的电压波动提供稳定的抑制作用的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

提出了一种基于MMC虚拟电容对DC电压波动的抑制方法，通过预设的控制策略对MMC的电气参数进行控制，将所述控制策略等效为一个电容大小可调的虚拟电容器，根据电压波动的幅度调整所述虚拟电容器的虚拟系数，以对DC电压波动进行抑制。

还提出了一种基于MMC虚拟电容对DC电压波动的抑制系统，通过预设的控制系统对MMC的电气参数进行控制，将所述控制系统等效为一个电容大小可调的虚拟电容器，根据电压波动的幅度调整所述虚拟电容器的虚拟系数。所述控制系统包括能量参考值计算模块、内部能量控制模块、直流电压控制模块、PI控制模块、滑模直接功率控制模块以及电流控制模块；所述能量参考值计算模块用于计算MMC的内部能量参考值，所述内部能量控制模块用于计算虚拟电容的吸收功率参考值，所述直流电压控制模块用于计算交流功率的参考值，所述PI控制模块用于计算与直流功率相关的第一中间电流量参考量，所述滑模直接功率控制模块用于计算与交流功率相关的第二中间电流量参考值，所述电流控制模块用于计算中间电流变量。

还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行上述抑制方法中的方法。