[发明专利]基于MMC技术的统一电能质量调节器系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于MMC技术的统一电能质量调节器系统，其特征在于，包括：

串联MMC：包括三个变比可调的单相隔离变压器和一个串联于电网和负载之间的模块化多电平换流器，根据实际负载大小控制选择开关改变串联换流器各抽头与串联换流器的连接关系，即可改变变压器的变比；

并联MMC：与负载并联的模块化多电平换流器；

控制电路：根据电网侧电压、电流信号和负载侧电压、电流信号，分别通过串联MMC和并联MMC补偿控制电网侧引起的电压质量问题和负载侧引起的电流质量问题；

串联MMC、并联MMC共用直流环节，形成基于MMC的统一电能质量调节器UPQC拓扑结构，控制电路包括串联侧控制器、并联侧控制器，分别连接串联MMC、并联MMC。

2.一种采用权利要求1所述系统的电能质量控制方法，其特征在于，包括：

步骤1、利用基尔霍夫电压定律、电流定律分析串联MMC、并联MMC的各相上下桥臂与直流侧组成的回路，得到abc静止坐标系下的MMC模型，利用Park变换矩阵将abc静止坐标系下的模型进行变换，得到dq旋转坐标系下的微分方程矩阵模型；

步骤2、采用小信号分析的方法，将dq旋转坐标系下的微分方程矩阵模型中的电气量用小信号表示，获得MMC在dq旋转坐标系下的串联MMC、并联MMC的小信号模型；

步骤3、并联MMC控制策略采用双环控制输出补偿电流和稳定直流侧电压，电压外环采用PI控制来维持直流侧电压，电流内环采用前馈解耦控制对并联MMC网侧电流的d轴分量、q轴分量进行解耦控制，将负载电流与基波正序有功电流的差值作为电流补偿量注入电网；

步骤4、串联MMC控制策略采用双环控制输出补偿电压，电压外环采用PI控制获得电流内环的参考指令值，电流内环采用前馈解耦控制对串联MMC网侧电流的d轴分量、q轴分量进行解耦控制；

步骤5、通过环流控制器计算出叠加在调制波上的输出信号；

步骤6、分析MMC上、下桥臂能量与子模块电容电压之间的关系，推导出子模块电容电压估计值表达式；

步骤7、将桥臂直流侧信号与电流控制器及环流控制器的输出信号进行加减计算后得到上下桥臂输出电压参考值；

步骤8、利用子模块电容电压估计值对上下桥臂输出电压参考值进行归一化，得到上下桥臂的投入子模块数。

3.根据权利要求2所述的电能质量控制方法，其特征在于，所述步骤5包括：

步骤5-1、利用基尔霍夫电压定律、电流定律分析MMC的各相上下桥臂与直流侧组成的回路，分析MMC上下桥臂的瞬时功率和、差与内部环流之间的关系，得出控制桥臂总能量的环流直流分量给定值，控制桥臂能量平衡的环流基频分量给定值；

步骤5-2、将环流直流分量给定值与环流基频分量给定值相加后得到环流给定值，将其与环流实际值进行比较，得到的偏差信号经过比例积分谐振控制器后得到叠加在调制波上的输出信号。