CN103427425A - 一种mmc型统一电能质量调节器的协调控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统中压柔性交流输配电和电力电子控制技术领域，具体涉及一种MMC型统一电能质量调节器的协调控制装置及方法。本发明由MMC型统一电能质量调节器及其协调控制器组成，利用对并联侧MMC出口侧三相电流中维持公共直流电压稳定的有功电流分量的限制，允许公共直流降压运行，将串联耦合变压器二次侧电流和系统电流限定在调节器安全运行范围内，提高了调节器所能够补偿的电压暂降幅值。本发明提出的协调控制方法能保证在综合治理过程中充分发挥UPQC装置的作用，在较大程度上保证了UPQC串联侧MMC的可靠运行。本发明提出的协调控制方法设计简单可靠，适用于不同装置参数的UPQC并适应于负载容量的变化。

Description

一种MMC型统一电能质量调节器的协调控制装置及方法

技术领域

本发明属于电力系统中压柔性交流输配电和电力电子控制技术领域，具体涉及一种MMC型统一电能质量调节器的协调控制装置及方法。

背景技术

随着电力电子技术及器件制造行业的发展，高性能的电力电子电路及设备已经越来越多的应用于电力系统、航空航天和机车牵引等领域。高自动化和高智能化技术给人们的生活带来便利的同时，也给电力系统带来了非线性、冲击性、波动性等因素的干扰。优质高效的电能成为供电方和用户共同追求的目标，因此，电能的质量问题日益受到人们的关注。统一电能质量调节器(Unified PowerQuality Conditioner，UPQC)作为一种能够同时解决电压、电流质量问题的复合型装置，其串联侧及并联侧的换流器即可以解耦后独立运行，又可以针对配电线路中同时存在电压、电流问题时实现综合补偿的功能。将模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter，MMC)技术应用于统一电能质量调节器，既提高了统一电能质量调节器UPQC的容量又提高了统一电能质量调节器UPQC的电压等级，从而扩展了统一电能质量调节器UPQC在中压领域的使用，使得统一电能质量调节器UPQC具有更加广阔的应用前景。

目前，模块化多电平换流器结构是柔性直流输电技术的重要拓扑结构之一，在中高压领域，由于该结构避免了两电平换流器结构需要绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)串联以提高电压等级的难点，并且输出交流电压电压变化小，电平阶梯多更趋近于正弦波等优势，其在电力系统其他领域的应用也逐渐成为研究的热点。

三相载波移相PWM调制方法是一种较为成熟的调制方法，在模块化多电平换流器拓扑结构中的应用较多，三相载波移相PWM调制方法的基本调制原理为：N个子模块采用频率相同但是相位依次移开1/N三角载波周期的载波，与同一个正弦调制波进行比较，产生出N组PWM调制波信号，分别驱动N个功率单元。将各功率单元的输出电压相叠加，就可以得到等效多电平逆变器的PWM输出电压波形。三相载波移相PWM调制能够在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果，具有良好的谐波特性，非常适用于大功率场合。

统一电能质量调节器UPQC的一项突出功能是能够综合治理各种电能质量问题，其主要的结构特征是串联侧换流器和并联侧换流器通过公共母线进行功率的传输。因此，在基于模块化多电平换流器的统一电能质量控制器的研制中，串并联侧采取怎样的协调控制策略以灵活高效的发挥统一电能质量调节器UPQC的综合治理功能成为整个控制保护系统中非常重要的一个环节。一般统一电能质量调节器UPQC综合协调控制的主要思路有两种：一种是并联侧不仅提供电流补偿，同时从系统吸收有功功率以支撑公共直流母线电压的稳定；另一种是并联侧仅提供部分电流补偿，串联侧需要的有功功率由换流器子模块储能电容提供。前者在实施的时候串联侧会出现严重过电流现象，危及绝缘栅双极晶体管IGBT器件的运行安全；后者则不能高效的发挥统一电能质量调节器UPQC的综合治理功能。鉴于此，本发明设计了一种针对直流电压控制的限流环节，并提出了电流限值的计算方法，在确保串联侧的绝缘栅双极晶体管IGBT运行在正常工作范围内的前提下，将装置电容中的储能充分发挥作用，保证了统一电能质量调节器UPQC串并联侧能够提供正常高效的协调治理功能。

发明内容

本发明针对目前串联侧会出现严重过电流现象，危及绝缘栅双极晶体管IGBT器件的运行安全以及不能高效的发挥统一电能质量调节器UPQC综合治理功能的不足，提出了一种MMC型统一电能质量调节器的协调控制装置及方法。

一种MMC型统一电能质量调节器的协调控制装置，该协调控制装置由MMC型统一电能质量调节器与协调控制器相连组成；其中，

MMC型统一电能质量调节器包括串联耦合变压器、串联侧MMC和并联侧MMC；

中压交流配电网系统通过交流母线与串联耦合变压器相连；

中压交流配电网系统经交流母线后通过信号线与协调控制器相连；

串联侧MMC与串联耦合变压器相连；

串联侧MMC和并联侧MMC通过公共直流母线相连；

并联侧MMC与负荷相连；

协调控制器通过光纤分别与串联侧MMC和并联侧MMC相连；

负荷通过信号线与协调控制器相连。

串联侧MMC由三个相同的第一上桥臂、第二上桥臂和第三上桥臂以及三个相同的第一下桥臂、第二下桥臂和第三下桥臂组成；其中，

第一上桥臂与第一下桥臂相连后接交流电a相；

第二上桥臂与第二下桥臂相连后接交流电b相；

第三上桥臂与第三下桥臂相连后接交流电c相；

并联侧MMC由三个相同的第四上桥臂、第五上桥臂和第六上桥臂，以及三个相同的第四下桥臂、第五下桥臂和第六下桥臂组成；其中，

第四上桥臂与第四下桥臂相连后接交流电a相；

第五上桥臂与第五下桥臂相连后接交流电b相；

第六上桥臂与第六下桥臂相连后接交流电c相；

第一上桥臂、第二上桥臂、第三上桥臂、第一下桥臂、第二下桥臂、第三下桥臂、第四上桥臂、第五上桥臂、第六上桥臂、第四下桥臂、第五下桥臂、第六下桥臂结构相同，均由子模块与桥臂电抗串联而成，上桥臂和下桥臂用来在接入与切除子模块时拟合出期望的交流输出电流。

子模块由第一IGBT、第一二极管、第二IGBT、第二二极管和子模块电容组成；其中，

子模块电容分别与第一IGBT、第二IGBT、第一二极管和第二二极管分别相连；

第一IGBT和第二IGBT串联；

第一二极管反相与第二IGBT并联；

第二二极管反相与第二IGBT并联。

所述协调控制器由直流电压偏差量生成模块、外环PI调节模块、限流模块、并联侧MMC参考电压生成模块、串联侧MMC参考电压生成模块、底层三相PWM调制模块以及锁相环模块组成；其中，

直流电压偏差量生成模块与外环PI调节模块和MMC型统一电能质量调节器相连；

限流模块分别与外环PI调节模块、并联侧MMC参考电压生成模块以及负荷侧相连；

并联侧MMC参考电压生成模块分别与锁相环模块、串联侧MMC参考电压生成模块、底层三相PWM调制模块、直流电压偏差量生成模块、负荷侧和MMC型统一电能质量调节器相连；

底层三相PWM调制模块分别与MMC型统一电能质量调节器和串联侧MMC参考电压生成模块相连；

串联侧MMC参考电压生成模块分别与锁相环模块、中压交流配电网系统侧和负荷侧相连；

锁相环模块与中压交流配电网系统侧相连。

一种MMC型统一电能质量调节器的协调控制方法，该方法包括下列步骤：

步骤1：协调控制器进行初始化，初始化后限流模块采集负荷侧三相电流i_loada、i_loadb和i_loadc，通过傅里叶变换分解得出负荷侧三相电流中基波分量的有效值I_load1，根据串联耦合变压器二次侧允许通过的最大电流I_{s2_max}和串联耦合变压器变比n_T，由下式计算得到限流模块中的有功电流偏差量最大值I_pmax：

I_pmax＝I_{s2_max}/n_T-I_load1；

则限流模块中有功电流偏差量的上限为+I_pmax，限流模块中有功电流偏差量的下限为-I_pmax；

步骤2：直流电压偏差量生成模块根据采集到的公共直流母线电压U_dc，以及直流母线电压参考值U_{dc_ref}，由下式计算得到直流电压偏差量ΔU_dc

ΔU_dc＝U_dc-U_{dc_ref}；

步骤3：外环PI调节模块根据直流电压偏差量生成模块提供的直流电压偏差量ΔU_dc，由下式计算得到含有直流电压信息的实际有功电流偏差量i_p：

i_p＝k_pΔU_dc+k_i∫ΔU_dcdt；

其中，k_p为外环PI调节模块的比例系数，k_i为积分系数；

步骤4：限流模块接收外环PI调节模块输入的实际有功电流偏差量i_p，并根据步骤1得到的有功电流偏差量的上限+I_pmax和有功电流偏差量的下限-I_pmax，对实际有功电流偏差量i_p进行判断，若+I_pmax≥i_p≥-I_pmax则输出的有功电流偏差量i_{p_ref}＝i_p；否则，输出的有功电流偏差量i_{p_ref}＝I_pmax；

步骤5：并联侧MMC参考电压生成模块接收限流模块输入的有功电流偏差量i_{p_ref}，并根据检测到的负荷侧三相电流i_loada、i_loadb和i_loadc以及并联侧MMC出口侧三相电流i_pa、i_pb、i_pc计算并联侧MMC的三相电压参考信号u_paref、u_pbref、u_pcref；串联侧MMC参考电压生成模块根据检测到中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb和u_sc，以及中压交流配电网的额定三相电压u_Na、u_Nb和u_Nc计算串联侧MMC的三相电压参考信号u_saref、u_sbref和u_scref；

(1)并联侧MMC参考电压生成模块检测到负荷侧三相电流i_loada、i_loadb和i_loadc，通过傅里叶变换分解得出负荷侧三相电流的基波分量i_loada1、i_loadb1和i_loadc1，根据下式得到负荷侧三相电流中的补偿分量Δi_loada、Δi_loadb和Δi_loadc，

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Δi}}_{\mathrm{loada}}=i_{\mathrm{loada}}-i_{\mathrm{loada}1}\\ {\mathrm{\Δi}}_{\mathrm{loadb}}=i_{\mathrm{loadb}}-i_{\mathrm{loadb}1}\\ {\mathrm{\Δi}}_{\mathrm{loadc}}=i_{\mathrm{loadc}}-i_{\mathrm{loadc}1}\end{array}\right.;$

(2)将负荷侧三相电流中的补偿分量Δi_loada、Δi_loadb、Δi_loadc进行abc-dq坐标变换，根据下式通过abc-dq坐标变换后得到负荷侧三相电流中的补偿分量Δi_loada、Δi_loadb、Δi_loadc在dq两相坐标系下的d相电流i＇_d和q相电流i＇_q：

$\left[\begin{array}{c}{i}_d^{\text{'}}\\ i_q^{\text{'}}\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{loada}}\\ \mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{loadb}}\\ \mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{loadc}}\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\θ}& \sin (\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3)& \sin (\mathrm{\θ}+2\mathrm{\π}/3)\\ -\cos \mathrm{\θ}& -\cos (\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3)& -\cos (\mathrm{\θ}+2\mathrm{\π}/3)\end{array}\right];$

其中，

为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵，θ是由锁相环模块根据中压交流配电网系统侧相电压u_sa、u_sb、u_sc得出的同步角度；

(3)并联侧MMC参考电压生成模块检测到并联侧MMC出口侧三相电流i_pa、i_pb和i_pc，

根据下式通过abc-dq坐标变换后得到并联侧MMC出口侧三相电流i_pa、i_pb和i_pc在dq两相坐标系下的d相电流i_d和q相电流i_q：

$\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{pa}}\\ i_{\mathrm{pb}}\\ i_{\mathrm{pc}}\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\θ}& \sin (\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3)& \sin (\mathrm{\θ}+2\mathrm{\π}/3)\\ -\cos \mathrm{\θ}& -\cos (\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3)& -\cos (\mathrm{\θ}+2\mathrm{\π}/3)\end{array}\right];$

其中，

为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵；

(4)并联侧MMC参考电压生成模块检测到负荷侧三相电压u_loada、u_loadb和u_loadc，

根据下式通过abc-dq坐标变换后得到负荷侧三相电压u_loada、u_loadb和u_loadc在dq两相坐标系下的d相电压u_d和q相电压u_q：

$\left[\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{loada}}\\ u_{\mathrm{loadb}}\\ u_{\mathrm{loadc}}\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\θ}& \sin (\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3)& \sin (\mathrm{\θ}+2\mathrm{\π}/3)\\ -\cos \mathrm{\θ}& -\cos (\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3)& -\cos (\mathrm{\θ}+2\mathrm{\π}/3)\end{array}\right];$

其中，

为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵，θ是由锁相环模块根据中压交流配电网系统侧相电压u_sa、u_sb和u_sc得出的同步角度；

(5)并联侧MMC参考电压生成模块将根据步骤3中计算得到含有直流电压信息的实际有功电流偏差量i_p，负荷侧三相电压u_loada、u_loadb和u_loadc变换得到的d相电压u_d和q相电压u_q，并联侧MMC出口侧三相电流i_pa、i_pb、i_pc变换得到的d相电流i_d和q相电流i_q，以及负荷侧三相电流中的补偿分量Δi_loada、Δi_loadb、Δi_loadc的d相电流i_d′和q相电流i′_q，

根据下式得到并联侧MMC的三相电压参考信号u_paref、u_pbref和u_pcref，

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{paref}}\\ u_{\mathrm{pbref}}\\ u_{\mathrm{pcref}}\end{array}\right]=T_{\mathrm{dq}}^{\mathrm{abc}}\left[\begin{array}{c}{u}_d-k_{p1}(i_d^{\′}+i_p-i_d)-k_{i1}\∫(i_d^{\′}+i_p-i_d)\mathrm{dt}+\mathrm{\ωL}{i}_q\\ u_q-k_{p2}(i_q^{\′}-i_q)-k_{i2}\∫(i_q^{\′}-i_q)\mathrm{dt}-\mathrm{\ωL}{i}_d\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{dq}}^{\mathrm{abc}}=\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{\θ}& -\cos \mathrm{\θ}\\ \sin (\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3)& -\cos (\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3)\\ \cos (\mathrm{\θ}+2\mathrm{\π}/3)& \cos (\mathrm{\θ}+2\mathrm{\π}/3)\end{array}\right],$

其中，

为从dq两相坐标系变换到abc三相坐标系的变换矩阵，t为时间；θ是由锁相环模块根据中压交流配电网系统侧相电压u_sa、u_sb和u_sc得出的同步角度，k_p1，k_p2为比例系数，k_i1，k_i2为积分系数，L为桥臂电抗值；

(6)串联侧MMC参考电压生成模块根据检测到中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb和u_sc，以及中压交流配电网的额定三相电压u_Na、u_Nb和u_Nc，

根据下式得到中压交流配电网系统侧三相暂降电压偏差量Δu_sa、Δu_sb和Δu_sc，

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{sa}}=u_{\mathrm{sa}}-u_{\mathrm{Na}}\\ \mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{sb}}=u_{\mathrm{sb}}-u_{\mathrm{Nb}}\\ \mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{sc}}=u_{\mathrm{sc}}-u_{\mathrm{Nc}}\end{array}\right.;$

(7)串联侧MMC参考电压生成模块将中压交流配电网系统侧三相暂降电压偏差量Δu_sa、Δu_sb、Δu_sc进行abc-dq坐标变换，

根据下式通过abc-dq坐标变换后得到中压交流配电网系统侧三相暂降电压偏差量Δu_sa、Δu_sb和Δu_sc在dq两相坐标系下的d相电压u_dref和q相电压u_qref：

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{dref}}\\ u_{\mathrm{qref}}\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{sa}}\\ \mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{sb}}\\ \mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{sc}}\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\θ}& \sin (\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3)& \sin (\mathrm{\θ}+2\mathrm{\π}/3)\\ -\cos & -\cos (\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3)& -\cos (\mathrm{\θ}+2\mathrm{\π}/3)\end{array}\right];$

其中，

为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵；

(8)串联侧MMC参考电压生成模块检测到中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb、u_sc，以及负荷侧三相电压u_loada、u_loadb、u_loadc，

根据下式得到中压交流配电网系统侧与负荷侧之间的三相电压偏差量Δu`<sub>sa</sub>、Δu`_sb和Δu`_sc，

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sa}}^{\&prime;}=u_{\mathrm{sa}}-u_{\mathrm{Na}}\\ \mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sb}}^{\&prime;}=u_{\mathrm{sb}}-u_{\mathrm{Nb}}\\ \mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sc}}^{\&prime;}=u_{\mathrm{sc}}-u_{\mathrm{Nc}}\end{array}\right.;$

(9)串联侧MMC参考电压生成模块将中压交流配电网系统侧与负荷侧之间的三相电压偏差量Δu`<sub>sa</sub>、Δu`_sb和Δu`<sub>sc</sub>，根据下式通过abc-dq坐标变换后得到中压交流配电网系统侧与负荷侧之间的三相电压偏差量Δu`_sa、Δu`<sub>sb</sub>和Δu`_sc在dq两相坐标系下的d相电压u_sd和q相电压u_sq：

$\left[\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sa}}^{\&prime;}\\ \mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sb}}^{\&prime;}\\ \mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sc}}^{\&prime;}\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\&theta;}& \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& \sin (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\\ -\cos & -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right];$

其中，

为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵；

(10)串联侧MMC参考电压生成模块将中压交流配电网系统侧三相暂降电压偏差量Δu_sa、Δu_sb和Δu_sc的d相电压u_dref和q相电压u_qref，以及中压交流配电网系统侧与负荷侧之间的三相电压偏差量Δu`<sub>sa</sub>、Δu`_sb和Δu`_sc的d相电压u_sd和q相电压u_sq，根据下式通过dq-abc坐标变换后得到串联侧MMC的三相电压参考信号u_saref、u_sbref和u_scref，

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{paref}}\\ u_{\mathrm{pbref}}\\ u_{\mathrm{pcref}}\end{array}\right]=T_{\mathrm{dq}}^{\mathrm{abc}}\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{dref}}-k_{p3}{(u}_{\mathrm{dref}}-u_d)+k_{i3}\&Integral;{(u}_{\mathrm{dref}}-u_d)\mathrm{dt}\\ u_{\mathrm{qref}}-k_{p4}{(u}_{\mathrm{pref}}-u_q)+k_{i3}\&Integral;{(u}_{\mathrm{qref}}-u_q)\mathrm{dt}\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{dq}}^{\mathrm{abc}}=\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{\&theta;}& -\cos \mathrm{\&theta;}\\ \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)\\ \cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)& \cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right],$

其中，

为从dq两相坐标系变换到abc三相坐标系的变换矩阵，k_p3，k_p4为比例系数，k_i3，k_i4为积分系数，L为桥臂电抗值；

步骤6：协调控制器底层三相PWM调制模块接收并联侧MMC参考电压生成模块和串联侧MMC参考电压生成模块输入的三相电压参考信号u_paxef、u_pbref、u_pcref、u_saref、u_sbref和u_scref，按照三相载波移相PWM调制方法计算得到MMC型统一电能质量调节器的并联侧MMC和串联侧MMC所有桥臂的所有子模块IGBT的触发信号；

步骤7：MMC型统一电能质量调节器的并联侧MMC和串联侧MMC根据协调控制器底层三相PWM调制模块输入的触发信号，分别向中压交流配电网系统侧和负荷侧输出三相补偿电流值i_c(abc)和三相补偿电压值u_c(abc)；

步骤8：协调控制器串联侧MMC参考电压生成模块采集到的中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb、u_sc中任意一相电压以及负荷侧对应相电压u_loada或者u_loadb或者u_loadc，通过傅里叶变换分解分别得出中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb、u_sc中任意一相电压基波分量的有效值U_sal或者U_sbl或者U_scl以及负荷侧对应相电压u_loada或者u_loadb或者u_loadc的基波分量的有效值U_loadal或者U_loada2或者U_loada3，代入以下三个公式中的任意一个公式，判断中压交流配电网三相电压暂降情况：

U_loadal-U_sa1≥δ

U_loada2-U_sb1≥δ

U_loada3-U_sc1≥δ

如果满足上述公式中任意一公式，则中压交流配电网系统侧仍在发生三相电压暂降，执行步骤9；否则，中压交流配电网系统侧的三相电压暂降已经结束，执行步骤10，其中，δ为中压交流配电网的额定电压u_N(abc)的0.9倍；

步骤9：协调控制器底层三相PWM调制模块根据采集到的三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压U_dc以及并联侧MMC与线性和非线性负载相连侧相电压u_load的最大值U_{mout_p}，由下式进行三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压降低情况的判断：

U_dc≥2*U_{mout_p}

如果三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压U_dc满足上式，判断三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压U_dc超过设定值，执行步骤10；否则，判断三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压U_dc未超过设定值，执行步骤8；

步骤10：协调控制器底层三相PWM调制模块停止向MMC型统一电能质量调节器中输入触发信号，MMC型统一电能质量调节器的并联侧MMC和串联侧MMC不再向中压交流配电网系统侧和负荷侧输出三相补偿电流值i_c(abc)和三相补偿电压值u_c(abc)，MMC型统一电能质量调节器和协调控制器退出运行。

本发明的有益效果：

第一，本发明所提出的协调控制方法既减少在综合治理过程中串联侧过电流对IGBT的运行安全的影响，又能保证在综合治理过程中充分发挥UPQC装置的作用，在较大程度上保证了UPQC串联侧MMC的可靠运行。

第二，本发明所提出的协调控制方法设计简单可靠，适用于不同装置参数的UPQC并适应于负载容量的变化。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是子模块的结构示意图；

图3是协调控制器的整体结构示意图；

图4是本发明的整体控制的流程图；

图5是实施例中的电压暂降补偿期间的系统侧A相电压、A相补偿电压及A相负荷电压仿真波形；

图6是实施例中的采用定直流电压控制和本发明协调控制后系统侧三相电流的仿真波形对比；其中，(a)定直流电压控制，系统电压暂降50％；(b)定电流限值控制，系统电压暂降50％；

图7是实施例中的电压暂降补偿期间的公共直流母线电压仿真波形。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施作进一步的详细说明。

本发明所要解决的技术问题是提供一种协调控制方法，在已确定UPQC装置、系统及负荷参数的基础上对控制方法进行的优化。该方法的优势在于当UPQC同时进行三相电压暂降和谐波、无功、不平衡电流的补偿时，既能保证装置串联侧换流器开关器件IGBT工作在额定电流范围内，避免过电流造成的损坏；又能充分利用UPQC装置子模块电容的储能，在补偿三相电压暂降造成的过流达到IGBT容忍范围上限时提供所需的有功支撑。

本发明提供的协调控制方法，当系统中同时出现电压、电流质量问题时，能够启动UPQC的综合协调治理功能，以满足系统和用户对高品质电力供应的需求，实现电能的高效利用、提高供电企业客户满意度。

图1是本发明的整体结构示意图，该协调控制装置由MMC型统一电能质量调节器与协调控制器相连组成；其中，MMC型统一电能质量调节器包括串联耦合变压器、串联侧MMC和并联侧MMC；中压交流配电网系统通过交流母线与串联耦合变压器相连；中压交流配电网系统经交流母线后通过信号线与协调控制器相连；串联侧MMC与串联耦合变压器相连；串联侧MMC和并联侧MMC通过公共直流母线相连；并联侧MMC与负荷相连；协调控制器通过光纤分别与串联侧MMC和并联侧MMC相连；负荷通过信号线与协调控制器相连。

图2是子模块的结构示意图；子模块由第一IGBT、第一二极管、第二IGBT、第二二极管和子模块电容组成；其中，子模块电容分别与第一IGBT、第二IGBT、第一二极管和第二二极管分别相连；第一IGBT和第二IGBT串联；第一二极管反相与第二IGBT并联；第二二极管反相与第二IGBT并联。

图3是协调控制器的整体结构示意图，所述协调控制器由直流电压偏差量生成模块、外环PI调节模块、限流模块、并联侧MMC参考电压生成模块、串联侧MMC参考电压生成模块、底层三相PWM调制模块以及锁相环模块组成；其中，直流电压偏差量生成模块与外环PI调节模块和MMC型统一电能质量调节器相连；限流模块分别与外环PI调节模块、并联侧MMC参考电压生成模块以及负荷侧相连；并联侧MMC参考电压生成模块分别与锁相环模块、串联侧MMC参考电压生成模块、底层三相PWM调制模块、直流电压偏差量生成模块、负荷侧和MMC型统一电能质量调节器相连；底层三相PWM调制模块分别与MMC型统一电能质量调节器和串联侧MMC参考电压生成模块相连；串联侧MMC参考电压生成模块分别与锁相环模块、中压交流配电网系统侧和负荷侧相连；锁相环模块与中压交流配电网系统侧相连。

这几个模块作用如下：

(1)直流电压偏差量生成模块：在协调控制器中采集来自MMC型统一电能质量调节器公共直流母线的电压，与预先设定好的公共直流母线电压参考值作差，得到直流电压的偏差量，从而为下一步得计算包含该偏差量相关信息的有功电流做好准备；

(2)外环PI调节模块：接收来自直流电压偏差量生成模块的输出，根据设定的PI计算公式，得到含有直流电压偏差量信息的有功电流，该电流随着三相电压暂降幅值的增大而增大，当中压交流配电网系统侧三相电压暂降情况较严重时，该电流的增大有可能引起MMC型统一电能质量调节器串联侧MMC各相上、下桥臂出现严重的过电流现象。

(3)限流模块：根据外环PI调节模块计算得出的有功电流以及设定好的该有功电流的上限和下限对有功电流的范围进行判断，以确定适合任意时刻的该有功电流的大小，将有功电流限定在上限和下限的范围内以提高MMC型统一电能质量调节器的治理性能和安全可靠性。该模块是本发明的核心模块。

(4)并联侧MMC参考电压生成模块和串联侧MMC参考电压生成模块：接收限流模块输出的有功电流并采集中压交流配电网系统侧电压、负荷侧电压、电流以及并联侧MMC交流出口侧电流，根据设定的协调控制策略进行串联侧MMC和并联侧MMC的三相参考电压信号的输出。

(5)底层三相PWM调制模块：该模块根据并联侧MMC参考电压生成模块和串联侧MMC参考电压生成模块输出的三相电压参考信号，并按照三相载波移相PWM调制方法产生可控制MMC型统一电能质量调节器串联侧MMC和并联侧MMC所有桥臂所有子模块IGBT开通和关断的触发信号。

(6)锁相环模块：将中压交流配电网系统侧电压信号进行分析，得出三相系统电压的相位作为协调控制器整个控制过程中的同步角度。

如图4所示，一种MMC型统一电能质量调节器的协调控制方法，该方法包括下列步骤：

步骤1：协调控制器进行初始化，初始化后限流模块采集负荷侧三相电流i_loada、i_loadb和i_loadc，通过傅里叶分解得出负荷侧三相电流的基波分量的有效值I_load1，根据串联耦合变压器二次侧允许通过的最大电流I_{s2_max}和串联耦合变压器变比n_T，由(1)式计算得到限流模块中的有功电流偏差量I_pmax：

I_{p_max}＝I_{s2_max}/n_T-I_load1     (1)

则限流模块中有功电流偏差量的上限为+I_pmax，限流模块中有功电流偏差量的下限为-I_pmax；

步骤2：直流电压偏差量生成模块根据采集到的公共直流母线电压U_dc，以及直流母线电压参考值U_{dc_ref}，由(2)式计算得到直流电压偏差量ΔU_dc：

ΔU_dc＝U_dc-U_{dc_ref}     (2)

步骤3：外环PI调节模块根据直流电压偏差量生成模块提供的直流电压偏差量ΔU_dc，由公式(3)计算得到含有直流电压信息的实际有功电流偏差量i_p：

i_p＝k_pΔU_dc+k_i∫ΔU_dcdt    (3)

其中，k_p为外环PI调节模块的比例系数，k_i为积分系数；

步骤4：限流模块接收外环PI调节模块输入的实际有功电流偏差量i_p，并根据步骤1得到的有功电流偏差量的上限+I_pmax和有功电流偏差量的下限-I_pmax，对实际有功电流偏差量i_p进行判断，若+I_pmax≥i_p≥-I_pmax则输出的有功电流偏差量i_{p_ref}＝i_p；否则，输出的i_{p_ref}=I_pmax；

步骤5：并联侧MMC参考电压生成模块接收限流模块输入的有功电流偏差量i_{p_ref}，并根据检测到的负荷侧三相电流i_loada、i_loadb和i_loadc以及并联侧MMC出口侧三相电流i_pa、i_pb、i_pc计算并联侧MMC的三相电压参考信号u_paref、u_pbref、u_pcref；串联侧MMC参考电压生成模块根据检测到中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb和u_sc，以及中压交流配电网的额定三相电压u_Na、u_Nb和u_Nc计算串联侧MMC的三相电压参考信号u_saref、u_sbref和u_scref；

(1)并联侧MMC参考电压生成模块检测到负荷侧三相电流i_loada、i_loadb和i_loadc，通过傅里叶分解得出负荷侧三相电流的基波分量i_loada1、i_loadb1和i_loadc1，根据(4)式得到中压交流配电网负荷侧三相电流中的补偿分量Δi_loada、Δi_loadb和Δi_loadc，

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;i}}_{\mathrm{loada}}=i_{\mathrm{loada}}-i_{\mathrm{loada}1}\\ {\mathrm{\&Delta;i}}_{\mathrm{loadb}}=i_{\mathrm{loadb}}-i_{\mathrm{loadb}1}\\ {\mathrm{\&Delta;i}}_{\mathrm{loadc}}=i_{\mathrm{loadc}}-i_{\mathrm{loadc}1}\end{array}\right.----\left(4\right)$

(2)将中压交流配电网负荷侧三相电流中的补偿分量Δi_loada、Δi_loadb、Δi_loadc进行abc-dq坐标变换，根据(5)式通过abc-dq坐标变换后得到负荷侧三相电流中的补偿分量Δi_loada、Δi_loadb、Δi_loadc在dq两相坐标系下的d相电流i′_d和q相电流i′_q：

$\left[\begin{array}{c}{i}_d^{\&prime;}\\ i_q^{\&prime;}\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;i}}_{\mathrm{loada}}\\ {\mathrm{\&Delta;i}}_{\mathrm{loadb}}\\ {\mathrm{\&Delta;i}}_{\mathrm{loadc}}\end{array}\right]$ (5)其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\&theta;}& \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& \sin (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\\ -\cos \mathrm{\&theta;}& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right];$

其中，

为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵，θ是由锁相环模块根据中压交流配电网系统侧相电压u_sa、u_sb、u_sc得出的同步角度；

(3)并联侧MMC参考电压生成模块检测到并联侧MMC出口侧三相电流i_pa、i_pb和i_pc，

根据(6)式通过abc-dq坐标变换后得到并联侧MMC出口侧三相电流i_pa、i_pb和i_pc在dq两相坐标系下的d相电流i_d和q相电流i_q：

$\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{pa}}\\ \mathrm{ipb}\\ \mathrm{ipc}\end{array}\right]$ (6)其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\&theta;}& \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& \sin (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\\ -\cos \mathrm{\&theta;}& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right];$

其中，

为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵；

(4)并联侧MMC参考电压生成模块检测到负荷侧三相电压u_loada、u_loadb和u_loadc，

根据(7)式通过abc-dq坐标变换后得到负荷侧三相电压u_loada、u_loadb和u_loadc在dq两相坐标系下的d相电压u_d和q相电压u_q：

$\left[\begin{array}{c}{u}_d\\ \mathrm{uq}\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{loada}}\\ u_{\mathrm{loadb}}\\ u_{\mathrm{loadc}}\end{array}\right]$ (7)其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\&theta;}& \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& \sin (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\\ -\cos \mathrm{\&theta;}& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right];$

其中，

为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵，θ是由锁相环模块根据中压交流配电网系统侧相电压u_sa、u_sb和u_sc得出的同步角度；

(5)并联侧MMC参考电压生成模块将根据步骤3中计算得到含有直流电压信息的实际有功电流偏差量i_p，负荷侧三相电压u_loada、u_loadb和u_loadc变换得到的d相电压u_d和q相电压u_q，并联侧MMC出口侧三相电流i_pa、i_pb、i_pc变换得到的d相电流i_d和q相电流i_q，以及负荷侧三相电流中的补偿分量Δi_loada、Δi_loadb、Δi_loadc的d相电流i′_d和q相电流i′_q，

根据(8)式得到并联侧MMC的三相电压参考信号u_paref、u_pbref和u_pcref，

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{paref}}\\ u_{\mathrm{pbref}}\\ u_{\mathrm{pcref}}\end{array}\right]=T_{\mathrm{dq}}^{\mathrm{abc}}\left[\begin{array}{c}{u}_d-k_{p1}(i_d^{\&prime;}+i_p-i_d)-k_{\mathrm{il}}\&Integral;(i_d^{\&prime;}+i_p-i_d)dt+{\mathrm{\&omega;Li}}_q\\ u_q-k_{p2}(i_q^{\&prime;}-i_q)-k_{i2}\&Integral;(i_q^{\&prime;}-i_q)\mathrm{dt}-{\mathrm{\&omega;Li}}_d\end{array}\right]---\left(8\right)$

其中， $T_{\mathrm{dq}}^{\mathrm{abc}}=\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{\&theta;}& -\cos \mathrm{\&theta;}\\ \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)\\ \cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)& \cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right],$

其中，

为从dq两相坐标系变换到abc三相坐标系的变换矩阵，t为时间；θ是由锁相环模块根据中压交流配电网系统侧相电压u_sa、u_sb和u_sc得出的同步角度，k_p1，k_p2为比例系数，k_i1，k_i2为积分系数，L为桥臂电抗值；

(6)串联侧MMC参考电压生成模块根据检测到中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb和u_sc，以及中压交流配电网的额定三相电压u_Na、u_Nb和u_Nc，

根据(9)式得到中压交流配电网系统侧三相暂降电压偏差量Δu_sa、Δu_sb和Δu_sc，

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sa}}=u_{\mathrm{sa}}-u_{\mathrm{Na}}\\ {\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sb}}=u_{\mathrm{sb}}-u_{\mathrm{Nb}}\\ {\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sc}}=u_{\mathrm{sc}}-u_{\mathrm{Nc}}\end{array}\right.----\left(9\right)$

(7)串联侧MMC参考电压生成模块将中压交流配电网系统侧三相暂降电压偏差量Δu_sa、Δu_sb、Δu_sc进行abc-dq坐标变换，

根据(10)式通过abc-dq坐标变换后得到中压交流配电网系统侧三相暂降电压偏差量Δu_sa、Δu_sb和Δu_sc在dq两相坐标系下的d相电压u_dref和q相电压u_qref：

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{dref}}\\ u_{\mathrm{qref}}\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sa}}\\ {\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sb}}\\ \mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sc}}\end{array}\right]---\left(10\right)$

其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\&theta;}& \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& \sin (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\\ -\cos \mathrm{\&theta;}& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right];$

其中，

为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵；

(8)串联侧MMC参考电压生成模块检测到中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb、u_sc，以及中压交流配电网负荷侧三相电压u_loada、u_loadb、u_loadc，

根据(11)式得到中压交流配电网系统侧与负荷侧之间的三相电压偏差量Δu`<sub>sa</sub>、Δu`_sb和Δu`_sc，

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sa}}^{\&prime;}=u_{\mathrm{sa}}-u_{\mathrm{Na}}\\ {\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sb}}^{\&prime;}=u_{\mathrm{sb}}-u_{\mathrm{Nb}}\\ {\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sc}}^{\&prime;}=u_{\mathrm{sc}}-u_{\mathrm{Nc}}\end{array}\right.---\left(11\right)$

(9)串联侧MMC参考电压生成模块将中压交流配电网系统侧与负荷侧之间的三相电压偏差量Δu`<sub>sa</sub>、Δu`_sb和Δu`<sub>sc</sub>，根据(12)式通过abc-dq坐标变换后得到中压交流配电网系统侧与负荷侧之间的三相电压偏差量Δu`_sa、Δu`<sub>sb</sub>和Δu`_sc在dq两相坐标系下的d相电压u_sd和q相电压u_sq：

$\left[\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sa}}^{\&prime;}\\ {\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sb}}^{\&prime;}\\ {\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sc}}^{\&prime;}\end{array}\right]---\left(12\right)$

其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\&theta;}& \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& \sin (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\\ -\cos \mathrm{\&theta;}& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right];$

其中，为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵；

(10)串联侧MMC参考电压生成模块将中压交流配电网系统侧三相暂降电压偏差量Δu_sa、Δu_sb和Δu_sc的d相电压u_dref和q相电压u_qref，以及中压交流配电网系统侧与负荷侧之间的三相电压偏差量Δu`<sub>sa</sub>、Δu`_sb和Δu`_sc的d相电压u_sd和q相电压u_sq，根据(13)式通过dq-abc坐标变换后得到串联侧MMC的三相电压参考信号u_saref、u_sbref和u_scref，

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{paref}}\\ u_{\mathrm{pbref}}\\ u_{\mathrm{pcref}}\end{array}\right]=T_{\mathrm{dq}}^{\mathrm{abc}}\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{dref}}+k_{p3}(u_{\mathrm{dref}}-u_d)+k_{i3}\&Integral;(u_{\mathrm{dref}}-u_d)\mathrm{dt}\\ u_{\mathrm{qref}}+k_{p4}(u_{\mathrm{qref}}-u_q)+k_{i3}\&Integral;(u_{\mathrm{qref}}-u_q)\mathrm{dt}\end{array}\right]---\left(13\right)$

其中， $T_{\mathrm{dq}}^{\mathrm{abc}}=\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{\&theta;}& -\cos \mathrm{\&theta;}\\ \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)\\ \cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)& \cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right],$

其中，

为从dq两相坐标系变换到abc三相坐标系的变换矩阵，k_p3，k_p4为比例系数，k_i3，k_i4为积分系数，L为桥臂电抗值；

步骤6：协调控制器底层三相PWM调制模块接收并联侧MMC参考电压生成模块和串联侧MMC参考电压生成模块输入的三相电压参考信号u_paref、u_pbref、u_pcref、u_saref、u_sbref和u_scref，按照三相载波移相PWM调制方法计算得到MMC型统一电能质量调节器的并联侧MMC和串联侧MMC所有桥臂的所有子模块IGBT的触发信号；

步骤7：MMC型统一电能质量调节器的并联侧MMC和串联侧MMC根据协调控制器底层三相PWM调制模块输入的触发信号，分别向中压交流配电网系统侧和负荷侧输出三相补偿电流值i_c(abc)和三相补偿电压值u_c(abc)；

步骤8：协调控制器串联侧MMC参考电压生成模块采集到的中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb、u_sc中任意一相电压以及负荷侧对应相电压u_loada或者u_loadb或者u_loadc，通过傅里叶变换分解分别得出中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb、u_sc中任意一相电压基波分量的有效值U_sa1或者U_sb1或者U_sc1以及负荷侧对应相电压u_loada或者u_loadb或者u_loadc的基波分量的有效值U_loada1或者U_loada2或者U_loada3，代入以下三个公式中的任意一个公式，判断中压交流配电网三相电压暂降情况：

U_loada2-U_sb1≥δ   (14)

U_loada2-U_sb1≥δ   (15)

U_loada3-U_sc1≥δ   (16)

如果满足上述公式中任意一个公式则中压交流配电网系统侧仍在发生三相电压暂降，执行步骤9；否则，中压交流配电网系统侧的三相电压暂降已经结束，执行步骤10，其中，δ为中压交流配电网的额定电压u_N(abc)的0.9倍；

步骤9：协调控制器底层三相PWM调制模块根据采集到的三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压U_dc以及并联侧MMC与线性和非线性负载相连侧相电压u_load的最大值U_{mout_p}，由(17)式进行三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压降低情况的判断：

U_dc≥2*U_{mout_p}   (17)

如果三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压U_dc满足上式，判断三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压U_dc超过设定值，执行步骤10；否则，判断三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压U_dc未超过设定值，继续执行步骤8；

步骤10：协调控制器底层三相PWM调制模块停止向MMC型统一电能质量调节器中输入触发信号，MMC型统一电能质量调节器的并联侧MMC和串联侧MMC不再向中压交流配电网系统侧和负荷侧输出三相补偿电流值i_c(abc)和三相补偿电压值u_c(abc)，MMC型统一电能质量调节器和协调控制器退出运行。

如图4所示，横坐标表示仿真时间，单位为秒(s)，纵坐标表示仿真的直流侧电压，单位为千伏(kV)，描述：未使用本发明进行直流侧电压控制时，多端统一电能质量控制器的直流侧电压低于其直流侧参考电压。

如图5所示，横坐标表示仿真时间，单位为秒(s)，纵坐标表示仿真的直流侧电压，单位为千伏(kV)，从图中可以看出通过本发明可将多端统一电能质量控制器直流侧电压控制在直流侧参考电压附近，提高直流侧电压控制的可靠性，从而提高多端统一电能质量控制器运行的可靠性。

在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建了如图1所示的10kV中压交流配电网配电专线含有MMC型统一电能质量调节器及其协调控制器系统的仿真实验模型。该仿真模型模拟了10kV中压配电网某条专线，经容量为2MVA的MMC型统一电能质量调节器连接5MVA的线性与非线性负荷。MMC子模块的数目选择为28个，耦合变压器选择容量为1MVA，变比2：5的三个单相隔离升压变压器。仿真结果如图5～7所示，其中图5纵坐标为中压交流配电网系统发生50％电压暂降，采用本发明协调控制方法所得到的补偿期间的系统侧A相电压、A相补偿电压及A相负荷电压，2.5kV/格，衡坐标为时间，0.05s/格；图6(a)纵坐标为中压交流配电网系统侧发生50％电压暂降，采用定直流电压控制后系统侧三相电流，0.5kV/格，衡坐标为时间，0.1s/格；图6(b)纵坐标为中压交流配电网系统侧发生50％电压暂降，采用本发明协调控制方法后系统侧三相电流，0.5kV/格，衡坐标为时间，0.1s/格；图7纵坐标为中压交流配电网系统发生50％电压暂降，采用本发明协调控制方法所得到的补偿期间的公共直流母线电压，5.0kV/格，衡坐标为时间，0.1s/格。

由图5～7，通过10kV中压交流配电网配电专线含有MMC型统一电能质量调节器及其协调控制器系统的仿真实验模型在系统侧发生50％三相电压暂降情况下的仿真结果可以看出通过基于本发明的协调控制方法实现了MMC型统一电能质量调节器对电压暂降和电流质量问题的同时补偿，直流电压降压运行。同时在发生相同暂降幅值的情况下，采用本发明协调控制方法所得到的系统电流比采用传统的定直流电压的控制方法得到的系统电流小得多。本发明显著地提高了MMC型统一电能质量调节器的电压暂降补偿幅值范围，改善了调节器的性能，极大提高了电网运行的安全稳定性和经济性。

Claims (6)

1.一种MMC型统一电能质量调节器的协调控制装置，其特征在于，该协调控制装置由MMC型统一电能质量调节器与协调控制器相连组成；其中，

MMC型统一电能质量调节器包括串联耦合变压器、串联侧MMC和并联侧MMC；

中压交流配电网系统通过交流母线与串联耦合变压器相连；

中压交流配电网系统经交流母线后通过信号线与协调控制器相连；

串联侧MMC与串联耦合变压器相连；

串联侧MMC和并联侧MMC通过公共直流母线相连；

并联侧MMC与负荷相连；

协调控制器通过光纤分别与串联侧MMC和并联侧MMC相连；

负荷通过信号线与协调控制器相连。

2.根据权利要求1所述一种MMC型统一电能质量调节器的协调控制装置，其特征在于，串联侧MMC由三个相同的第一上桥臂、第二上桥臂和第三上桥臂以及三个相同的第一下桥臂、第二下桥臂和第三下桥臂组成；其中，

第一上桥臂与第一下桥臂相连后接交流电a相；

第二上桥臂与第二下桥臂相连后接交流电b相；

第三上桥臂与第三下桥臂相连后接交流电c相；

并联侧MMC由三个相同的第四上桥臂、第五上桥臂和第六上桥臂，以及三个相同的第四下桥臂、第五下桥臂和第六下桥臂组成；其中，

第四上桥臂与第四下桥臂相连后接交流电a相；

第五上桥臂与第五下桥臂相连后接交流电b相；

第六上桥臂与第六下桥臂相连后接交流电c相。

3.根据权利要求2所述一种MMC型统一电能质量调节器的协调控制装置，其特征在于，第一上桥臂、第二上桥臂、第三上桥臂、第一下桥臂、第二下桥臂、第三下桥臂、第四上桥臂、第五上桥臂、第六上桥臂、第四下桥臂、第五下桥臂、第六下桥臂结构相同，均由子模块与桥臂电抗串联而成，上桥臂和下桥臂用来在接入与切除子模块时拟合出期望的交流输出电流。

4.根据权利要求3所述一种MMC型统一电能质量调节器的协调控制装置，其特征在于，子模块由第一IGBT、第一二极管、第二IGBT、第二二极管和子模块电容组成；其中，

子模块电容分别与第一IGBT、第二IGBT、第一二极管和第二二极管分别相连；

第一IGBT和第二IGBT串联；

第一二极管反相与第二IGBT并联；

第二二极管反相与第二IGBT并联。

5.根据权利要求1所述一种MMC型统一电能质量调节器的协调控制装置，其特征在于，所述协调控制器由直流电压偏差量生成模块、外环PI调节模块、限流模块、并联侧MMC参考电压生成模块、串联侧MMC参考电压生成模块、底层三相PWM调制模块以及锁相环模块组成；其中，

直流电压偏差量生成模块与外环PI调节模块和MMC型统一电能质量调节器相连；

限流模块分别与外环PI调节模块、并联侧MMC参考电压生成模块以及负荷侧相连；

并联侧MMC参考电压生成模块分别与锁相环模块、串联侧MMC参考电压生成模块、底层三相PWM调制模块、直流电压偏差量生成模块、负荷侧和MMC型统一电能质量调节器相连；

底层三相PWM调制模块分别与MMC型统一电能质量调节器和串联侧MMC参考电压生成模块相连；

串联侧MMC参考电压生成模块分别与锁相环模块、中压交流配电网系统侧和负荷侧相连；

锁相环模块与中压交流配电网系统侧相连。

6.一种MMC型统一电能质量调节器的协调控制方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

步骤1：协调控制器进行初始化，初始化后限流模块采集负荷侧三相电流i_loada、i_loadb和i_loadc，通过傅里叶变换分解得出负荷侧三相电流中基波分量的有效值I_load1，根据串联耦合变压器二次侧允许通过的最大电流I_{s2_max}和串联耦合变压器变比n_T，由下式计算得到限流模块中的有功电流偏差量最大值I_pmax：

I_pmax=I_{s2_max}/n_T-I_load1；

则限流模块中有功电流偏差量的上限为+I_pmax，限流模块中有功电流偏差量的下限为-I_pmax；

步骤2：直流电压偏差量生成模块根据采集到的公共直流母线电压U_dc，以及直流母线电压参考值U_{dc_ref}，由下式计算得到直流电压偏差量ΔU_dc：

ΔU_dc=U_dc-U_{dc_ref}；

步骤3：外环PI调节模块根据直流电压偏差量生成模块提供的直流电压偏差量ΔU_dc，由下式计算得到含有直流电压信息的实际有功电流偏差量i_p：

i_p=k_pΔU_dc+k_i∫ΔU_dcdt；

其中，k_p为外环PI调节模块的比例系数，k_i为积分系数；

步骤4：限流模块接收外环PI调节模块输入的实际有功电流偏差量i_p，并根据步骤1得到的有功电流偏差量的上限+I_pmax和有功电流偏差量的下限-I_pmmx，对实际有功电流偏差量i_p进行判断，若+I_pmax≥i_p≥-I_pmax则输出的有功电流偏差量i_{p_ref}=i_p；否则，输出的有功电流偏差量i_{p_ref}=I_pmax；

步骤5：并联侧MMC参考电压生成模块接收限流模块输入的有功电流偏差量i_{p_ref}，，并根据检测到的负荷侧三相电流i_loada、i_loab和i_loadc以及并联侧MMC出口侧三相电流i_pa、i_pb、i_pc计算并联侧MMC的三相电压参考信号u_paref、u_pbref、u_pcref；串联侧MMC参考电压生成模块根据检测到中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb和u_sc，以及中压交流配电网的额定三相电压u_Na、u_Nb和u_Nc计算串联侧MMC的三相电压参考信号u_saref、u_sbref和u_scref；

(1)并联侧MMC参考电压生成模块检测到负荷侧三相电流i_loada、i_loadb和i_loadc，通过傅里叶变换分解得出负荷侧三相电流的基波分量i_loada1、i_loadb1和i_loadc1，根据下式得到负荷侧三相电流中的补偿分量Δi_loada、Δi_loadb和Δi_loadc，

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{i}_{\mathrm{loada}}=i_{\mathrm{loada}}-i_{\mathrm{loada}1}\\ \mathrm{\&Delta;}{i}_{\mathrm{loadb}}=i_{\mathrm{loadb}}-i_{\mathrm{loadb}1}\\ \mathrm{\&Delta;}{i}_{\mathrm{loadc}}=i_{\mathrm{loadc}}-i_{\mathrm{loadc}1}\end{array}\right.;$

(2)将负荷侧三相电流中的补偿分量Δi_loada、Δi_loadb、Δi_loadc进行abc-dq坐标变换，根据下式通过abc-dq坐标变换后得到负荷侧三相电流中的补偿分量Δi_loada、Δi_loadb、Δi_loadc在dq两相坐标系下的d相电流i′_d和q相电流i′_q：

$\left[\begin{array}{c}{i}_d^{\&prime;}\\ i_q^{\&prime;}\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{i}_{\mathrm{loada}}\\ \mathrm{\&Delta;}{i}_{\mathrm{loadb}}\\ \mathrm{\&Delta;}{i}_{\mathrm{loadc}}\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\&theta;}& \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& \sin (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\\ -\cos \mathrm{\&theta;}& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right];$

其中，为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵，θ是由锁相环模块根据中压交流配电网系统侧相电压u_sa、u_sb、u_sc得出的同步角度；

(3)并联侧MMC参考电压生成模块检测到并联侧MMC出口侧三相电流i_pa、i_pb和i_pc，

根据下式通过abc-dq坐标变换后得到并联侧MMC出口侧三相电流i_pa、i_pb和i_pc在dq两相坐标系下的d相电流i_d和q相电流i_q：

$\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{pa}}\\ i_{\mathrm{pb}}\\ i_{\mathrm{pc}}\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\&theta;}& \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& \sin (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\\ -\cos \mathrm{\&theta;}& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right];$

其中，

为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵；

(4)并联侧MMC参考电压生成模块检测到负荷侧三相电压u_loada、u_loadb和u_loadc，

根据下式通过abc-dq坐标变换后得到负荷侧三相电压u_loada、u_loadb和u_loadc在dq两相坐标系下的d相电压u_d和q相电压u_q：

$\left[\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{loada}}\\ u_{\mathrm{loadb}}\\ u_{\mathrm{loabc}}\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\&theta;}& \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& \sin (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\\ -\cos \mathrm{\&theta;}& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right];$

其中，

为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵，θ是由锁相环模块根据中压交流配电网系统侧相电压u_sa、u_sb和u_sc得出的同步角度；

(5)并联侧MMC参考电压生成模块将根据步骤3中计算得到含有直流电压信息的实际有功电流偏差量i_p，负荷侧三相电压u_loada、u_loadb和u_loadc变换得到的d相电压u_d和q相电压u_q，并联侧MMC出口侧三相电流i_pa、i_pb、i_pc变换得到的d相电流i_d和q相电流i_q，以及负荷侧三相电流中的补偿分量Δi_loada、Δi_loadb、Δi_loadc的d相电流i′_d和q相电流i′_q，

根据下式得到并联侧MMC的三相电压参考信号u_paref、u_pbref和u_pcref，

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{paref}}\\ u_{\mathrm{pbref}}\\ u_{\mathrm{pcref}}\end{array}\right]=T_{\mathrm{dq}}^{\mathrm{abc}}\left[\begin{array}{c}{u}_d-k_{p1}(i_d^{\&prime;}+i_p-i_d){-k}_{i1}\&Integral;(i_d^{\&prime;}+i_p-i_d)\mathrm{dt}+\mathrm{\&omega;}{\mathrm{Li}}_q\\ u_d-k_{p2}(i_d^{\&prime;}-i_q){-k}_{i2}\&Integral;(i_d^{\&prime;}-i_q)\mathrm{dt}+\mathrm{\&omega;}{\mathrm{Li}}_d\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{dq}}^{\mathrm{abc}}=\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{\&theta;}& -\cos \\ \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)\\ \cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)& \cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right],$

其中，

为从dq两相坐标系变换到abc三相坐标系的变换矩阵，t为时间；θ是由锁相环模块根据中压交流配电网系统侧相电压u_sa、u_sb和u_sc得出的同步角度，k_p1，k_p2为比例系数，k_i1，k_i2为积分系数，L为桥臂电抗值；

(6)串联侧MMC参考电压生成模块根据检测到中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb和u_sc，以及中压交流配电网的额定三相电压u_Na、u_Nb和u_Nc，

根据下式得到中压交流配电网系统侧三相暂降电压偏差量Δu_sa、Δu_sb和Δu_sc，

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sa}}=u_{\mathrm{sa}}-u_{\mathrm{Na}}\\ \mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sb}}=u_{\mathrm{sb}}-u_{\mathrm{Nb}}\\ \mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sc}}=u_{\mathrm{sc}}-u_{\mathrm{Nc}}\end{array}\right.;$

(7)串联侧MMC参考电压生成模块将中压交流配电网系统侧三相暂降电压偏差量Δu_sa、Δu_sb、Δu_sc进行abc-dq坐标变换，

根据下式通过abc-dq坐标变换后得到中压交流配电网系统侧三相暂降电压偏差量Δu_sa、Δu_sb和Δu_sc在dq两相坐标系下的d相电压u_dref和q相电压u_qref：

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{dref}}\\ u_{\mathrm{qref}}\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sa}}\\ \mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sb}}\\ {\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sc}}\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\&theta;}& \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& \sin (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\\ -\cos \mathrm{\&theta;}& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right];$

其中，

为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵；

(8)串联侧MMC参考电压生成模块检测到中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb、u_sc，以及负荷侧三相电压u_loada、u_loadb、u_loadc，

根据下式得到中压交流配电网系统侧与负荷侧之间的三相电压偏差量Δu`<sub>sa</sub>、Δu`_sb和Δu`_sc，

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sa}}^{\&prime;}=u_{\mathrm{sa}}-u_{\mathrm{Na}}\\ \mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sb}}^{\&prime;}=u_{\mathrm{sb}}-u_{\mathrm{Nb}}\\ \mathrm{\&Delta;}{u}_{\mathrm{sc}}^{\&prime;}=u_{\mathrm{sc}}-u_{\mathrm{Nc}}\end{array}\right.,$

(9)串联侧MMC参考电压生成模块将中压交流配电网系统侧与负荷侧之间的三相电压偏差量Δu`<sub>sa</sub>、Δu`_sb和Δu`<sub>sc</sub>，根据下式通过abc-dq坐标变换后得到中压交流配电网系统侧与负荷侧之间的三相电压偏差量Δu`_sa、Δu`<sub>sb</sub>和Δu`_sc在dq两相坐标系下的d相电压u_sd和q相电压u_sq：

$\left[\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right]=T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sa}}^{\&prime;}\\ {\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sb}}^{\&prime;}\\ {\mathrm{\&Delta;u}}_{\mathrm{sc}}^{\&prime;}\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{abc}}^{\mathrm{dq}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\&theta;}& \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& \sin (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\\ -\cos \mathrm{\&theta;}& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right];$

其中，

为从abc三相坐标系变换到dq两相坐标系的变换矩阵；

(10)串联侧MMC参考电压生成模块将中压交流配电网系统侧三相暂降电压偏差量Δu_sa、Δu_sb和Δu_sc的d相电压u_dref和q相电压u_qref，以及中压交流配电网系统侧与负荷侧之间的三相电压偏差量Δu`<sub>sa</sub>、Δu`_sb和Δu`_sc的d相电压u_sd和q相电压u_sq，根据下式通过dq-abc坐标变换后得到串联侧MMC的三相电压参考信号u_saref、u_sbref和u_scref，

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{paref}}\\ u_{\mathrm{pbref}}\\ u_{\mathrm{pcref}}\end{array}\right]=T_{\mathrm{dq}}^{\mathrm{abc}}\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{dref}}+k_{p3}(u_{\mathrm{dref}}-u_d)+k_{i3}\&Integral;(u_{\mathrm{dref}}-u_d)\mathrm{dt}\\ u_{\mathrm{qref}}+k_{p4}(u_{\mathrm{qref}}-u_q)+k_{i3}\&Integral;(u_{\mathrm{qref}}-u_q)\mathrm{dt}\end{array}\right],$ 其中， $T_{\mathrm{dq}}^{\mathrm{abc}}=\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{\&theta;}& -\cos \mathrm{\&theta;}\\ \sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3)\\ \cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)& \cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\end{array}\right],$

其中，

为从dq两相坐标系变换到abc三相坐标系的变换矩阵，k_p3，k_p4为比例系数，k_i3，k_i4为积分系数，L为桥臂电抗值；

步骤6：协调控制器底层三相PWM调制模块接收并联侧MMC参考电压生成模块和串联侧MMC参考电压生成模块输入的三相电压参考信号u_paref、u_pbref、u_pcref、u_saref、u_sbref和u_scref，按照三相载波移相PWM调制方法计算得到MMC型统一电能质量调节器的并联侧MMC和串联侧MMC所有桥臂的所有子模块IGBT的触发信号；

步骤7：MMC型统一电能质量调节器的并联侧MMC和串联侧MMC根据协调控制器底层三相PWM调制模块输入的触发信号，分别向中压交流配电网系统侧和负荷侧输出三相补偿电流值i_c(abc)和三相补偿电压值u_c(abc)；

步骤8：协调控制器串联侧MMC参考电压生成模块采集到的中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb、u_sc中任意一相电压以及负荷侧对应相电压u_loada或者u_loadb或者u_loadc，通过傅里叶变换分解分别得出中压交流配电网系统侧三相电压u_sa、u_sb、u_sc中任意一相电压基波分量的有效值U_sa1或者U_sb1或者U_sc1以及负荷侧对应相电压u_loada或者u_loadb或者u_loadc的基波分量的有效值U_loada1或者U_loada2或者U_loada3，代入以下三个公式中的任意一个公式，判断中压交流配电网三相电压暂降情况：

U_loada1-U_sa1≥δ

U_loada2-U_sb1≥δ

U_loada3-U_sc1≥δ

如果满足上述公式中任意一公式，则中压交流配电网系统侧仍在发生三相电压暂降，执行步骤9；否则，中压交流配电网系统侧的三相电压暂降已经结束，执行步骤10，其中，δ为中压交流配电网的额定电压u_N(abc)的0.9倍；

步骤9：协调控制器底层三相PWM调制模块根据采集到的三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压U_dc以及并联侧MMC与线性和非线性负载相连侧相电压u_load的最大值U_{mout_p}，由下式进行三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压降低情况的判断：

U_dc≥2*U_{mout_p}

如果三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压U_dc满足上式，判断三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压U_dc超过设定值，执行步骤10；否则，判断三相电压暂降补偿期间公共直流母线电压U_dc未超过设定值，执行步骤8；

步骤10：协调控制器底层三相PWM调制模块停止向MMC型统一电能质量调节器中输入触发信号，MMC型统一电能质量调节器的并联侧MMC和串联侧MMC不再向中压交流配电网系统侧和负荷侧输出三相补偿电流值i_c(abc)和三相补偿电压值u_c(abc)，MMC型统一电能质量调节器和协调控制器退出运行。

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