[发明专利]具有惯量支撑能力的真双极MMC滑模变结构控制方法

权利要求书

1.一种具有惯量支撑能力的真双极MMC滑模变结构控制方法，其特征在于，实现所述方法采用的控制系统包括：虚拟机械模块、虚拟励磁模块、参考电压计算模块、正极采样模块和负极采样模块、正极坐标变换模块和负极坐标变换模块、正极功率计算模块和负极功率计算模块、正极电压控制器和负极电压控制器、正极滑模变结构控制器和负极滑模变结构控制器、正极内部环流控制器和负极内部环流控制器、正极桥臂电压计算模块和负极桥臂电压计算模块、正极调制模块和负极调制模块；

所述虚拟机械模块，通过模拟同步发电机的机械方程，实现对于正、负极总有功功率的控制，所述虚拟机械模块的输出作为真双极MMC系统的参考电压相位θ_r；

所述虚拟励磁模块，通过模拟同步发电机的励磁方程，实现对于正、负极总无功功率的控制，所述虚拟励磁模块的输出作为真双极MMC系统的参考电压幅值|U_gr|；

所述电压参考值计算模块，根据参考电压相位θ_r和幅值|U_gr|，计算得到两相静止坐标系下的电压矢量参考值U_gαβref；

所述正极采样模块包括正极电压采样模块和正极电流采样模块，负极采样模块包括负极电压采样模块和负极电流采样模块；

正极电压采样模块和负极电压采样模块，对交流电网三相电压U_gabc进行采样；

正极电流采样模块和负极电流采样模块，分别对正极和负极MMC交流电网三相电流I_gabc1和I_gabc2、正极和负极MMC内部环流I_cabc1和I_cabc2进行采样；

所述正极坐标变换模块包括正极Clark变换模块和正极Clark反变换模块，负极坐标变换模块包括负极Clark变换模块和负极Clark反变换模块；

正极Clark变换模块和负极Clark变换模块，对交流电网三相电压U_gabc及正极和负极MMC交流电网三相电流I_gabc1和I_gabc2进行Clark变换，得到两相静止坐标系下对应的电压矢量U_gαβ及两相静止坐标系下对应的电流矢量I_gαβ1和I_gαβ2；

正极Clark反变换模块和负极Clark反变换模块，分别对正极和负极参考差模电压U_difαβ1和U_difαβ2进行Clark反变换，得到正极和负极静止三相坐标系中的参考差模电压U_difabc1和U_difabc2；

所述正极功率计算模块和负极功率计算模块，分别根据电压矢量U_gαβ和正极电流矢量、负极电流矢量I_gαβ1、I_gαβ2，计算得到正极和负极有功功率P_g1和P_g2及正极和负极无功功率Q_g1和Q_g2；

所述正极电压控制器和负极电压控制器对α、β轴电压U_gαβ通过谐振控制器进行控制，使其跟随参考值，正极电压控制器和负极电压控制器的输出分别作为正极和负极α、β轴电流的参考值I_gαβref1和I_gαβref2；其中，U_gαβ为α、β轴电压分量u_gα和u_gβ的矢量表达形式，I_gαβref1为α、β轴电流分量i_gαref1和i_gβref1的矢量表达形式，I_gαβref2为α、β轴电流分量i_gαref2和i_gβref2的矢量表达形式；

所述正极滑模变结构控制器和负极滑模变结构控制器分别对正极和负极α、β轴电流I_gαβ1和I_gαβ2进行控制，使其分别跟随正极和负极α、β轴电流的参考值I_gαβref1、I_gαβref2，正极滑模变结构控制器和负极滑模变结构控制器的输出分别作为正极和负极MMC参考差模电压的α、β轴分量U_difαβ1和U_difαβ2；

所述正极内部环流控制器和负极内部环流控制器分别对正极和负极MMC内部环流I_cabc1和I_cabc2采用谐振控制器进行控制，在静止坐标系下即可实现；正极内部环流控制器和负极内部环流控制器的输出分别作为正极和负极MMC参考共模电压U_comabc1和U_comabc2；

所述正极桥臂电压计算模块和负极桥臂电压计算模块分别利用正极和负极参考差模电压U_difabc1和U_difabc2及正极和负极参考共模电压U_comabc1和U_comabc2，经过计算得到正极和负极MMC上桥臂的参考电压U_prefabc1与U_prefabc2及正极和负极MMC下桥臂的参考电压U_nrefabc1与U_nrefabc2；

所述正极调制模块和负极调制模块，分别根据正极和负极MMC上桥臂的参考电压U_prefabc1与U_prefabc2及正极和负极MMC下桥臂的参考电压U_nrefabc1与U_nrefabc2，实现对正极和负极MMC的控制。