[发明专利]抑制串联组合型MMC环流的扇形矢量控制方法

说明书

本发明公开了一种抑制串联组合型MMC环流的扇形矢量控制方法，在经典的模块化多电平(MMC)串联结构基础上，分析了串联组合型MMC和电源之间电流关系，得出了串联组合型MMC和电源之间的电流会叠加二倍开关频率环流的结论，据此提出了扇形矢量控制策略。本发明能够抑制串联组合型MMC和电源之间叠加的二倍开关频率的环流，减小输入电流波动，同时在串入并出型MMC‑H桥DC/DC变换模型中加以验证该控制策略，实用性强，控制简单，可靠性高。

技术领域

本发明涉及一种属于模块化多电平变流器和直流变换领域，尤其涉及一种抑制串联组合型MMC环流的扇形矢量控制方法。

背景技术

模块化多电平变换器(MMC)是一种适用于中高压应用场合的新型变换器，这种结构具有很大的优势，与级联桥多电平拓扑相比，具有公用直流母线以及良好的四象限工作性能等特点。每个子模块结构相对简单，控制容易，可以无限扩展，特别适用于高压大容量领域。

近些年柔性直流输电的兴起，直流配电网在未来也将不断得到发展。作为直流配网中重要的组成部分，高压大功率DC/DC变换器正在不断深入研究。作为伴随直流输电发展起来的模块化多电平技术也被用在了高压DC/DC变换当中，采用MMC的DC/DC变换器与传统变换器相比具有更高的承受电压能力、模块化程度高等优点。

而面对更高电压等级或输出更大电流的情况，可以采用输入侧MMC串联的形式进行分压从而达到更高的电压等级，而输出侧电压可以采用IGBT构成的H桥。输出侧根据需要可以进行串联或者并联，在这里选择并联从而达到输出大电流的特性。

而针对直流侧串联组合型的MMC，大量的文献尚未分析串联的MMC和直流侧电流的关系。事实上，模块化多电平子模块(SM)含有电容，根据电容存自身的特性，导致存储在电容上能量是波动的，能量波动频率是开关频率的二倍，因此组合型MMC和电源侧的电流会叠加二倍开关频率的电流，随着串联SM模块的增多，二倍频环流将继续增加，会造成输入电流峰峰值增大，从而对设备的承受电流能力要求更高。

传统的方法都是增加与电源侧电感的大小，大电感能够抑制二倍频环流的大小，但增加电感对系统的体积和成本都有所增加，且对输入侧电压也会有一定的影响。因此十分有必要消除串联组合型MMC与电源侧电流上叠加的二倍频环流，降低电流峰峰值。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种采用扇形矢量控制的串联组合型MMC的二倍频环流抑制方法，该方法基于串联输入并联输出的MMC-H桥DC/DC变换器。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种抑制串联组合型MMC环流的扇形矢量控制方法，包括步骤：

(1)建立串联组合型MMC模型，所述串联组合型MMC模型包括若干输入串联输出并联的单模块DC/DC变换器；

其中，单模块DC/DC变换器是MMC-H桥结构，原副边由中频变压器连接；原边高压侧由多个MMC子模块串联构成H桥结构，副边低压侧由多个IGBT构成H桥结构；

(2)对单模块DC/DC变换器进行移相控制，原边采用最近电平逼近调制策略，副边采用方波调制信号，控制功率从高压侧传递到低压侧；

(3)采用电压外环控制和电流内环控制双环控制策略，使各个单模块DC/DC变换器之间功率均衡，输出各个单模块DC/DC变换器的移相值；

(4)确定系统工作周期和级联模块总数，从而确定扇形矢量控制器的移相因子θ，对第i个模块的原副边控制信号进行移相的时间为δ_i＝(i-1)θ(i＝1,2…N)。

所述步骤(3)具体包括：

(1)电压外环控制，对输出侧的电压进行采集，以输出电压为反馈值，与输出电压参考值比较后，经比例积分计算得到电流环的参考电流值，输入至电流内环；