[发明专利]一种模块化多电平变换器并网电流无源一致性控制方法

说明书

本发明涉及一种模块化多电平并网电流无源一致性控制方法，包括以下步骤：建立电网电压不平衡条件下MMC并网电流，并设计MMC并网系统期望全局能量函数，以得到电网电压不平衡下MMC并网系统PCHD模型；基于MMC并网系统PCHD模型，结合一致性方法，构建电网电压不平衡条件下基于PCHD模型的MMC并网无源一致性控制器，以得到控制量；采用脉冲调制方法对控制量进行处理，得到相应的触发脉冲信号；根据触发脉冲信号对MMC各相桥臂子模块的变换器开关状态进行控制。与现有技术相比，本发明结合PCHD模型以及一致性方法，以实现对MMC并网正负序子系统的独立同步控制，具有控制律形式简单、无奇异点、稳定性好的优点，能够有效提高并网电流同步跟踪效果。

技术领域

本发明涉及模块化多电平变换器控制技术领域，尤其是涉及一种模块化多电平变换器并网电流无源一致性控制方法。

背景技术

模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter，MMC)是一种不需要变压器就能够实现高、中压电力转换的多级转换器，MMC目前已被广泛应用于大规模可再生能源并网领域，然而当电网发生单相短路时，由于系统交流电流会产生负序分量，进而引发功率振荡，最终影响MMC并网系统稳定运行，严重时还会导致系统失稳。

为此，有必要对MMC并网电流进行控制，以实现MMC并网电流平衡，传统大多采用矢量控制方法进行控制，这种方法是针对MMC并网电流系统的非线性本质进行控制器设计，未从能量角度出发，因此当存在不确定性扰动情况时，矢量控制器的抗扰性和鲁棒性面临挑战；相比于传统矢量控制方法，现有技术基于非线性控制方法，以从能量角度出发，设计能够反映MMC并网电流系统非线性本质的控制器，这种方法能够在一定程度上提升闭环控制系统稳定性和鲁棒性方面控制性能，但计算较复杂，而且无法解决正序和负序电流子系统内在关联性影响无源性控制动态跟踪性能的问题，也就无法确保正、负序独立子系统控制的同步性，不能可靠地实现正负序系统的同步稳定跟踪。

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并网电流无源一致性控制方法，以保证正负序双系统的同步稳定跟踪。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种模块化多电平并网电流无源一致性控制方法，包括以下步骤：

S1、建立电网电压不平衡条件下MMC并网电流，并设计MMC并网系统期望全局能量函数，以得到电网电压不平衡下MMC并网系统PCHD(port controlled Hamiltonian withdissipation，端口受控耗散哈密顿)模型；

S2、基于步骤S1建立的MMC并网系统PCHD模型，结合一致性方法，构建电网电压不平衡条件下基于PCHD模型的MMC并网无源一致性控制器，以得到控制量；

S3、采用脉冲调制方法对控制量进行处理，得到相应的触发脉冲信号；

S4、根据触发脉冲信号对MMC各相桥臂子模块的变换器开关状态进行控制。

进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11、在dq旋转坐标系下，定义状态变量为定义输入变量为定义输出变量为其中，正序子系统状态变量为负序子系统状态变量为

正序子系统输入变量为负序子系统输入变量为

正序子系统输出变量为负序子系统输出变量为

其中，L_eq为桥臂电感，分别为交流侧输出电压的dq轴正、负序分量，分别为交流侧电源电流的dq轴正、负序分量，分别为交流侧电源电压的dq轴正、负序分量；

S12、基于步骤S11中的状态变量、输入变量和输出变量，建立基于PCHD模型的MMC并网电流状态方程，并设计MMC并网系统期望全局能量函数，得到电网电压不平衡下MMC并网系统PCHD模型。