[发明专利]模块化多电平换流器的联网与孤岛运行控制方法及系统

权利要求书

1.一种模块化多电平换流器的联网与孤岛运行控制方法，其特征在于，包括：

在模块化多电平换流器的交流侧：

计算子模块电容能量之和，将所述子模块电容能量之和与子模块电容总额定能量作差，并将差值经标幺化后，乘以设定比例，得到的结果与额定频率相加后作为模块化多电平换流器的输出交流频率的参考值，将所述输出交流频率的参考值积分后作为参考相位；将无功功率的测量值和预设的参考值作差，经过一个比例环节后得到输出交流电压的参考值；

将并网点电压和电流在所述参考相位下进行帕克变换，得到d/q轴电压与电流的测量值；将得到的d轴电压测量值与所述输出交流电压的参考值比较，将得到的q轴电压测量值与0比较，再通过一个自适应虚拟导纳环节和一个环形限流环节后，得到d/q轴电流的参考值；将得到的d/q轴电流的测量值与所述d/q轴电流的参考值进行比较，经过一个比例-积分环节，得到模块化多电平换流器的交流电压d/q轴参考值；将所述交流电压d/q轴参考值在所述参考相位下经帕克反变换后得到模块化多电平换流器的三相交流电压的参考值；

在模块化多电平换流器的直流侧：

计算直流侧电流的给定值，并与直流侧电流的测量值作差，将差值经过一个限幅环节；将子模块电容能量之和标幺化后与子模块电容总额定能量作差，并将得到的差值加在所述限幅环节的输出上，再经过一个比例-积分环节，得到直流电压的参考值；

将所述直流电压的参考值的一半分别与所述三相交流电压的参考值的一半相加或相减，得到六个桥臂的输出参考电压，将所述输出参考电压经过调制后，得到模块化多电平换流器每个桥臂的开关信号，完成对模块化多电平换流器的运行控制。

2.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器的联网与孤岛运行控制方法，其特征在于，所述计算子模块电容能量之和，将所述子模块电容能量之和与子模块电容总额定能量作差，并将差值经标幺化后，乘以设定比例，得到的结果与额定频率相加后作为模块化多电平换流器的输出交流频率的参考值，将所述输出交流频率的参考值积分后作为参考相位，包括：

ΔW_total＝6N_totalC_SMU_SMnomΔU_SMav (1)

式中，N_total为模块化多电平换流器子模块单桥臂子模块总数，C_SM为模块化多电平换流器子模块电容容值，U_SMnom为子模块电容电压额定值，U_SMav为子模块电容电压平均值，ΔU_SMav为子模块电容电压与额定值的偏差，ΔW_total为子模块电容能量之和与子模块电容总额定能量的差，U_SMav由下式得到：

根据ΔW_total得到模块化多电平换流器的输出频率ω_mmc为：

式中，H_v为虚拟惯性系数，S_nom为模块化多电平换流器额定容量，ω_nom为模块化多电平换流器额定频率，得到的输出频率ω_mmc即为所述输出交流频率的参考值；所述设定比例为：1/(2H_v)；

所述模块化多电平换流器的输出频率ω_mmc经过一个限幅环节后积分得到换流器内电势的相位θ_mmc：

θ_mmc＝∫ω_mmc (4)

得到的所述内电势的相位θ_mmc即为所述参考相位；

通过上述生成参考相位的步骤，模块化多电平换流器内部自动生成参考相位，在联网状态下，使得模块化多电平换流器自动同步电网相位；在孤岛状态下，无需进行控制切换，模块化多电平换流器自动维持输出交流频率在0.99ω_nom至1.01ω_nom之间，保证孤岛电网的稳定运行；

所述将无功功率的测量值和预设的参考值作差，经过一个比例控制环节后，得到输出交流电压的参考值，包括：

通过将无功功率的测量值和给定值作差后，经过一个比例控制环节，得到模块化多电平换流器内电势的幅值：

E-E_nom＝K_Q(Q_mmc-Q_ref) (5)

式中，E为内电势的幅值，E_nom为内电势幅值额定值，K_Q为无功控制比例参数，Q_mmc为换流器输出的无功功率，Q_ref为换流器无功功率给定值，得到的所述内电势的幅值E即为输出交流电压的参考值；

通过上述生成输出交流电压的参考值的步骤，在联网状态下，模块化多电平换流器输出的无功功率与其输出交流电压幅值相关，使得模块化多电平换流器控制输出无功功率；在孤岛状态下，无需进行控制切换，使得模块化多电平换流器控制输出电压。