[发明专利]MMC桥臂阻抗不对称下的交流侧直流偏置电流预测方法

权利要求书

1.一种MMC桥臂阻抗不对称下的交流侧直流偏置电流预测方法，其特征在于，

确定待预测系统的主回路参数；

根据待预测系统的主回路参数，采用式(1)计算桥臂参数不对称情况下的交流侧直流偏置电流：

式中，m表示电压调制比，I_{vj_0}表示桥臂参数不对称情况下j相的交流侧直流偏置电流；U_dc表示直流侧电压，R_pj表示第j相上桥臂的等效电阻，R_nj表示第j相下桥臂的等效电阻；其中，

式中，N表示每个桥臂上的子模块数量，L_pj表示第j相上桥臂的桥臂电感，ω表示电网角频率，C表示子模块中的电容，L_nj表示第j相下桥臂的桥臂电感。

2.根据权利要求1所述的一种MMC桥臂阻抗不对称下的交流侧直流偏置电流预测方法，其特征在于，采用以下步骤得到式(1)：

步骤S1：分析MMC稳态下偏置电流特性，得到MMC稳态下交流侧偏置电流的特性表达式；

步骤S2：分析桥臂参数不对称下的偏置电流特性，并根据步骤S1得到的MMC稳态下交流侧偏置电流的特性表达式，得到桥臂参数不对称情况下的交流侧直流偏置电流。

3.根据权利要求2所述的一种MMC桥臂阻抗不对称下的交流侧直流偏置电流预测方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下步骤：

步骤S11：根据基尔霍夫电流定律得到，第j相桥臂的电流i_vj满足下式：

i_vj＝i_pj-i_nj；

式中，i_pj表示第j相上桥臂电流，i_nj表示第j相下桥臂电流；

定义桥臂共模电流为i_cirj，即表示第j相环流：

步骤S12：设桥臂电流表示为以下多种频率成分叠加的形式：

式中，I_{pj_0}表示第j相上桥臂电流的直流分量，I_{nj_0}表示第j相下桥臂电流的直流分量，I_{pj_h}和分别表示第j相桥臂电流h次谐波的幅值和初相角；

取平均开关函数：

式中，S_pj、S_nj分别表示第j相上、下桥臂的开关函数，m为电压调制比，θ_j为交流系统第j相等效电动势初相角；

令电容电流的集合平均值为桥臂电流与平均开关函数的乘积：

式中，i_c,pj表示第j相上桥臂子模块电容电流集合平均值，i_c,nj表示第j相下桥臂子模块电容电流集合平均值；

步骤S13：为了满足稳态运行，令电容电流的直流分量为0，即：

式中，I_{pj_1}表示第j相上桥臂电流基频谐波的幅值，I_{nj_1}表示第j相下桥臂电流基频谐波的幅值，表示第j相桥臂电流基频谐波的初相角；

步骤S14：采用下式计算MMC稳态下交流侧偏置电流的特性表达式：

式中，I_{cirj_1}表示第j相桥臂共模电流的基频分量。

4.根据权利要求2所述的一种MMC桥臂阻抗不对称下的交流侧直流偏置电流预测方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：仅考虑桥臂电流中的直流量与基频分量，将桥臂电压的基频增量表示为：

式中，表示第j相上桥臂的电压增量的基频分量，表示第j相下桥臂的电压增量的基频分量，I_{pj_0}表示第j相上桥臂电流的直流分量，I_{nj_0}表示第j相下桥臂电流的直流分量，θ_j为交流系统第j相等效电动势初相角，I_{pj_1}表示第j相上桥臂电流基频谐波的幅值，I_{nj_1}表示第j相下桥臂电流基频谐波的幅值，表示第j相桥臂电流基频谐波的初相角；

步骤S22：设j相交流输出电压基频量为：

式中，表示第j相交流输出电压的基频分量；U表示第j相交流输出电压的基频电压的幅值；

对上、下桥臂阻抗进行区分，桥臂电压的基频波动满足：

式中，表示第j相上桥臂的电压基频分量，表示第j相下桥臂的电压基频分量，i_pj表示第j相上桥臂电流，i_nj表示第j相下桥臂电流；

步骤S23：综合考虑步骤S21-步骤S22，对于上桥臂有：

式中，I_{pj_1}表示第j相上桥臂电流的基频分量；

则上桥臂电流基频量的计算采用下式：

其中，

则，不对称情况下的上桥臂电流的直流分量为：

同理，不对称情况下的下桥臂直流分量为：

其中，

步骤S24：得到桥臂参数不对称情况下的交流侧直流偏置电流表达式为：