[发明专利]一种基于虚拟电容的弱交流电网MMC系统控制策略

说明书

技术领域

本发明属于输配电技术领域，尤其涉及一种基于虚拟电容的弱交流电网MMC系统控制策略。

背景技术

模块化多电平换流器（ModularMultilevelConverter，MMC）具有较高电力传输容量、无需大量IGBT压接串联、器件承受电压变化率低以及谐波特性较好等优点，逐渐成为柔性直流输电的发展趋势。MMC换流阀具有自关断能力，不需要电网电压换相，能够对有功功率与无功功率进行独立控制，特别适合向弱交流电网以及无源交流电网供电。但目前研究表明，当交流系统短路比小于1.24后，双闭环解耦控制策略已不能使系统稳定运行，其原因在于PLL锁相环对系统的稳定性能具有负面效果。

发明内容

针对上述背景技术中提到弱交流电网MMC系统在双闭环解耦控制策略下不能稳定运行问题，为了解决上述问题，本发明采用虚拟电容控制策略，通过在PCC点电压增加系统电流反馈环节，对系统传递函数进行修正，将反馈控制映射到一次系统中形成虚拟电容C_vir，等效增大了弱交流电网的短路比，从而能够有效避免了锁相环对系统稳定性恶化的影响。

本发明为控制系统在一次系统中的映射，本身不会系统的运行工况产生影响；同时因为虚拟电容能够随交流电网等效阻抗的变化而变化，不会产生交流过电压等问题。本发明的技术方案的特征包括以下步骤：

步骤1：利用电流传感器实时测量弱交流电网MMC系统PCC点电流，同时实时测量弱交流电网戴维南等效阻抗。

步骤2：根据弱交流电网戴维南等效阻抗设定虚拟电容容值C_vir，将PCC点电流经过与C_vir有关的传递函数后附加到PCC点电压上，采用锁相环对修正后的PCC点电压进行锁相。

步骤3：采用锁相环相角对系统进行解耦控制。

本发明通过三个步骤，能够避免弱交流电网MMC系统因锁相环的存在而稳定性恶化的问题，增强系统的稳定运行能力。

附图说明

图1为弱交流电网MMC系统拓扑结构图。图2为附加虚拟电容C_vir的控制框图。图3为交流电网短路比为1.2时，采用多输入多输出系统零极点理论得到的系统闭环传递函数根轨迹曲线，从根轨迹曲线可以看出，随着C_vir的增大，系统稳定性逐渐增强。

具体实施方式

下面将对本发明涉及的一一种基于虚拟电容的弱交流电网MMC系统控制策略作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明所要解决的技术问题是通过控制在弱交流电网映射出虚拟电容C_vir，避免锁相环对弱交流电网MMC系统的负面影响，增强系统的稳定运行能力。本发明采用如下技术方案实现：

本发明通过如下三步来实现：

步骤1：利用电流传感器实时测量弱交流电网MMC系统PCC点电流，同时实时测量弱交流电网戴维南等效阻抗。

步骤2：根据弱交流电网戴维南等效阻抗设定虚拟电容容值C_vir，将PCC点电流经过与容值C_vir相关的传递函数后作为反馈环节：

（1）

转化为复频域后为：

（2）

其中：v_j（j=a、b、c）为PCC点相电压，v_jvir（j=a、b、c）为修正后的PCC点相电压，i_j（j=a、b、c）为PCC点电流，以流向电网为正方向。采用锁相环对修正后的PCC点电压进行锁相。

步骤3：采用锁相环相角对系统进行解耦控制。

通过虚拟电容C_vir的增加，闭环传递函数根轨迹向实轴负方向移动，系统稳定性增强。

需要说明的是步骤1,2和3整体作为发明内容，三个步骤为有机的不可分割的整体。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。