基于准PR控制原理的MMC阀组环流抑制方法在高压变频器技术中的应用场景

  • 科研进展
  • 2024年12月19日
  • 1 引言 随着分布式能源的发展和智能电网的进步,柔性直流输电技术得到了迅速发展。从传统的两电平换流器拓扑到三电平拓扑,再到模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, 简称MMC)在世界范围内都获得了广泛关注。尤其是在VSC-HVDC领域,MMC技术展现出更大的潜力。这一结构能够通过增加子模块数来适应不同功率等级,而且能降低开关频率,从而减少系统损耗

基于准PR控制原理的MMC阀组环流抑制方法在高压变频器技术中的应用场景

1 引言

随着分布式能源的发展和智能电网的进步,柔性直流输电技术得到了迅速发展。从传统的两电平换流器拓扑到三电平拓扑,再到模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, 简称MMC)在世界范围内都获得了广泛关注。尤其是在VSC-HVDC领域,MMC技术展现出更大的潜力。这一结构能够通过增加子模块数来适应不同功率等级,而且能降低开关频率,从而减少系统损耗,使得MMC技术具有明显优势。

2 MMC环流产生原理及控制策略

MMC由六个桥臂构成,每个桥臂由N个相互连接且参数相同的子模块与一个电抗器L串联构成,上下两个桥臂组成一个相单元。结构如图1所示。

由于每个相单元产生的直流侧母线上直流电压难以保持完全一致,因此会有环流在三个相间进行,这就需要通过控制三相六个桥臂输出电压upj和unj来实现。在消除各自上下桥臂不一致性的基础上,在bridge arm上的输出 电压upj和unj同时减去ucirj修正量,可以抵消两个串联 电抗器两端之间的差异,同时可间接控制内部环 流icirj利用这一特性设计CCSC(Circulating Current Suppressing Controller)。

满足环流抑制要求时,上、下bridge arm参考值为:

其中I2f为二倍频环 流峰值。

3、准PR控制策略分析

PR,即比例谐振,由比例项Kp和谐振项Kr组成,可以实现无静差对正弦量控制,理想PR传递函数如下:

式中ω0为谐振频率。非理想PR在实际应用中主要存在以下问题:

由于模拟系统元件参数进度和数字系统精度限制,无法实现理想PR。

非理想PR增益小于基频处,当交流网络发生偏移时无法有效抑制交流网络产生谐波,如图2所示。

4 结论

此策略通过动态模型验证逻辑清晰,大大简化了整个系统,更易于数字系统实施,并提高了抗干扰能力,对整合逆变过程中的当前流量管理算法提供了一种新颖方法。

参考文献:

[1]赵成勇.柔性直流输电建模与仿真技术.北京:中国人民出版社,2014.

ZHAO Chenyong.Modeling and simulation techniques of VSC-HVDC system.Beijing: China People's Publishing House, 2014

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