CN105634003A - 一种基于虚拟电容的弱交流电网mmc系统控制策略 - Google Patents
一种基于虚拟电容的弱交流电网mmc系统控制策略 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于虚拟电容的弱交流电网MMC系统控制策略，属于输配电技术领域。针对目前弱交流电网MMC系统无法应用双闭环解耦控制策略的情况，设计了虚拟电容控制策略。本发明通过增加PCC点电流反馈控制，改变了弱交流电网MMC系统传递函数，从控制上等效增大了弱交流系统的短路比；同时，本发明是将控制系统映射到一次系统中形成虚拟电容，且虚拟电容容值随交流系统等效阻抗的变化而变化，一次系统并不存在串联电容。本发明的核心技术方案是：根据弱交流电网戴维南等效阻抗设定虚拟电容容值<i>C</i>vir，将PCC点电流经过与<i>C</i>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；最后，采用锁相环相角对系统进行解耦控制。
Description
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。
Claims (2)
1.一种基于虚拟电容的弱交流电网MMC系统控制策略，其特征是对PCC点电压增加电流反馈控制，反馈控制映射到一次系统中会呈现电容特性，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，从而避免了弱交流电网MMC系统因锁相环的存在而稳定性恶化的问题。
2.基于权利要求1中所述的一种基于虚拟电容的弱交流电网MMC系统控制策略，其特征是步骤1,2和3整体作为发明内容，使得弱交流电网MMC系统稳定运行能力增强，稳定运行能力不再受锁相环的影响，三个步骤为有机的不可分割的整体。
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