CN106505595A - 基于mmc‑upfc的输电线路三相不平衡治理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MMC‑UPFC的输电线路三相不平衡治理系统及方法，包括：模块化多电平‑统一潮流控制器MMC‑UPFC，所述MMC‑UPFC包括：背靠背连接的共用同一直流母线的并联侧换流器和串联侧换流器；所述并联侧换流器通过一个并联变压器与电网交流侧连接，所述串联侧换流器通过一个串联变压器与输电线路侧连接；本发明有益效果：在解决输电线路三相不平衡问题的同时又可实现对输电线路潮流的控制，可防止输电线路出现轻载与过载的问题，拓展了应用功能，保证了电力系统的安全、经济、稳定运行。

Description

基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理系统及方法

技术领域

本发明属于电力系统电能质量技术领域，尤其涉及一种基于MMC-UPFC(模块化多电平-统一潮流控制器)的输电线路三相不平衡治理系统及方法。

背景技术

随着输电网络的快速发展，输电线路的电能质量问题受到越来越广泛的关注，而三相不平衡是电能质量的重要指标之一。由于输电网络中局部环网的增多，通信和电力电子设备的大规模应用以及用户负荷多样性造成的配网三相不平衡，导致输电线路三相不平衡问题愈发严重。在电力系统中，三相不平衡可分为故障性不平衡和非故障性不平衡两类。对于非故障性三相不平衡，虽允许在工况下长期存在，但只要输电线路的三相不平衡大于一定程度，就会导致线路输送容量不足、线路损耗增大以及保护误动等问题，对电力系统产生危害；长期存在则会严重影响电网的安全、经济、稳定运行。

目前，针对输电线路三相不平衡问题治理的研究仍处在初始阶段，且现有的技术研究主要针对于架空线路。对于架空线路不平衡问题的解决方法主要有两种，一种是通过采用换序技术方案来优化相序排列从而改善三相不平衡现象；另一种方法是通过调节无功和增加无功补偿装置的方式来减少线路三相不平衡度。但是现有方案中，相序优化需通过逐一尝试的方法来确定最优方案，十分耗时耗力且难以确定最佳方案，且输电线路三相不平衡原因多样，也难以通过定性分析来发现原因从而确定相序优化方案；而通过无功调节治理三相不平衡经常会出现谐波放大等问题，且增加消弧线圈等装置只能起到削减电容电流的作用，对解决三相不平衡问题没有实质的意义。对于电缆线路不平衡的研究，现有研究发现电缆的排列方式与其线路不平衡度密切相关，采用“品”字形垂直排列方式较其他排列方式而言可明显减少线路不平衡度。但是电缆施工常需要开挖施工，而重点经济地区往往不允许进行开挖施工，因此将采用非开挖的顶管施工方式，无法控制电缆各相的排列。

可见，现有技术中并未对输电线路的三相不平衡问题提出一个一般性的解决方案。因此，对于输电线路三相不平衡的研究具有积极的意义。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理系统及方法，该系统及方法能够解决各类输电线路在多种场合下的三相不平衡问题。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理系统，包括：模块化多电平-统一潮流控制器MMC-UPFC；所述MMC-UPFC包括：一对背靠背连接的共用同一直流母线的换流器，即并联侧换流器和串联侧换流器；所述并联侧换流器通过一个并联变压器接入电网，所述串联侧换流器通过一个串联变压器接入电网；

所述MMC-UPFC加装在输电线路的送端，在串联变压器侧注入一个可控的电压到输电系统中去来抵消线路上的不平衡部分，从而实现输电线路上的三相平衡。

进一步地，所述并联侧/串联侧换流器包括六个桥臂，每个桥臂包括由电抗器、等效电阻和N个半桥子模块依次串联连接。

进一步地，所述并联侧换流器用于维持线路接入点的交流母线电压以及直流母线电压；所述串联侧换流器输出正、负序两种电压分量，正序分量用于调节线路潮流，负序分量用于削弱线路中的三相不平衡现象。

一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理方法，包括：

通过三相不平衡控制策略在串联变压器侧注入一个可控的电压到输电系统中去来抵消线路上的不平衡部分，从而实现输电线路上的三相平衡；

所述三相不平衡控制策略包括：

(1)并联侧换流器采用交叉解耦控制策略，通过q轴分量进行无功调节，产生或吸收无功功率来稳定接入点的交流母线电压；通过d轴分量进行有功调节，通过并联变压器从电网交流侧吸收有功来补偿串联侧换流器所需要的有功功率和整个MMC-UPFC的有功功率消耗，从而维持直流侧电压的恒定；

(2)串联侧换流器通过串联侧变压器注入一个幅值和相角都可控的电压，其中电压包括正负序两种分量，正序分量用来实现交流电压的移相调节和串联补偿，从而实现对线路上有功和无功潮流的控制；负序分量用来抵消输电线路上不平衡部分的负序电压分量，从而实现对三相不平衡的治理；

(3)通过最近电平逼近调制法得到并联侧换流器和串联侧换流器中上、下桥臂所需导通的半桥子模块数目，使用最接近的电平瞬时逼近调制波，得到所需要的换流器相电压。

进一步地，选取串联变压器接法为星型接法，选取并联变压器为星角接法或者星型中性点悬空接法，从而抑制输电线路三相不平衡中的零序电流部分。

进一步地，所述步骤(1)中，并联侧换流器采用内外环双闭环PI控制器；内环电流控制器用来控制并联侧换流器的输出电压，使dq轴电流快速跟踪其参考值，实现dq轴之间的解耦；外环电压控制器根据接入点交流母线电压和直流母线电压的参考值，确定内环电流控制器的dq轴电流参考值。

进一步地，所述外环电压控制器设计如下：

所述内环电流控制器设计如下：

其中，u_sh(t)代表并联侧相电压，v_sh(t)代表并联侧换流器内部电动势，i_sh(t)代表并联侧相电流，L_sh′代表换流器等效电感，u_dc(t)代表直流侧电压，u_1rms(t)代表并联侧交流母线节点电压的有效值；上标*代表该变量的参考值，下标d、q分别代表在旋转坐标系下的d、q轴分量，k_p代表比例环节调节系数，k_i代表积分环节调节系数，ω代表基频角频率。

进一步地，所述步骤(2)中，串联侧换流器在串联侧变压器注入一个幅值和相角都可控的电压，所述电压包括正序分量和负序分量，分别通过正序控制器和负序控制器进行控制；

所述正序控制器采用内外环双环控制，正序控制器的内环控制器用来控制串联侧输出的正序电压分量，从而控制线路潮流，使dq轴正序电流部分快速跟踪其参考值，实现dq轴的解耦；外环控制器根据瞬时功率理论，给定有功和无功功率的参考值，通过计算来得到内环控制器的dq轴电流参考值；

所述负序控制器用于抑制线路不平衡部分中的负序分量，将内环电流指令值直接给定为零；负序控制器只包含一个内环电流控制器，将dq轴电流进行解耦，输出负序电压参考值，使dq轴负序电流部分能快速跟踪其参考值。

进一步地，所述正序控制器的外环控制器设计如下：

所述正序控制器的内环控制器设计如下：

所述负序控制器设计如下：

其中，u_se(t)代表串联侧相电压，v_se(t)代表串联侧换流器内部电动势，i_se(t)代表串联侧相电流，u₂(t)代表串联侧交流母线节点电压，下标d、q分别代表在旋转坐标系下的d、q轴分量，上标+、-分别代表正、负序分量，上标*代表该变量的参考值；L_se′代表换流器等效电感，P_line代表线路上的有功功率，Q_line代表线路上的无功功率，k_p代表比例环节调节系数，k_i代表积分环节调节系数，ω代表基频角频率。

进一步地，所述步骤(3)中，对并联侧换流器和串联侧换流器中的半桥子模块进行电容电压平衡控制：

监测半桥子模块电容电压值，对每一相上、下桥臂中的半桥子模块的电容电压进行排序；

测量桥臂中的电流方向，如果电流方向流入半桥子模块，则为半桥子模块的电容充电，投入半桥子模块中电容电压偏低的那些半桥子模块；

如果电流方向流出半桥子模块，则为半桥子模块的电容放电，投入半桥子模块中电容电压偏高的那些半桥子模块；从而保证半桥子模块电容电压的平衡。

本发明的有益效果：

1、本发明解决了输电线路的多种不平衡问题，提出了一种解决输电线路三相不平衡的通用性方法，不需要再通过分析线路类型以及三相不平衡原因来确定解决方案。特别是针对于难以解决的已安装投运的架空线路及电缆线路的三相不平衡问题，也可通过加装MMC-UPFC装置来实现三相不平衡的治理。

2、本发明在解决输电线路三相不平衡问题的同时又可实现对输电线路潮流的控制，可防止输电线路出现轻载与过载的问题，拓展了应用功能，保证了电力系统的安全、经济、稳定运行。

3、本发明针对于输电线路三相不平衡部分中的零序分量，通过选取恰当的变压器接线方式来进行抑制，不需要额外增加零序控制器，使控制器更加具有经济性。

附图说明

图1为模块化多电平换流器MMC的拓扑结构图；

图2为本发明的总体结构图；

图3为本发明所述并联侧换流器控制框图；

图4为本发明所述串联侧换流器正序控制框图；

图5为本发明所述串联侧换流器负序控制框图；

图6为本发明所述的零序部分抑制原理结构图；

图7为本发明所述的总体控制框图；

图8为本发明的总体流程图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：

本发明公开了一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理系统，包括：模块化多电平-统一潮流控制器MMC-UPFC，MMC-UPFC包括：背靠背连接的共用同一直流母线的并联侧换流器和串联侧换流器；MMC-UPFC两端分别通过一个并联变压器和一个串联变压器联入系统：并联侧换流器通过一个并联变压器接入电网，串联侧换流器通过一个串联在输电线路上的变压器耦合进电网。

换流器的拓扑结构图如图1所示，包括6个桥臂，每个桥臂由一个电抗器、一个等效电阻和N个半桥子模块串联而成，每相的上下两个桥臂合在一起称为一个相单元。

在输电线路加装MMC-UPFC装置后的总体结构图如图2所示，MMC-UPFC加装在输电系统的送端，其中串联侧换流器通过一个串联变压器连入系统，向输电线路注入一个可控的电压从而实现对线路三相不平衡现象的治理。并联侧换流器用来维持线路接入点的交流母线电压以及直流母线电压；串联侧换流器输出正、负序两种电压分量，正序分量用来调节线路潮流，负序分量用来削弱线路中的三相不平衡现象。

本发明公开了一种输电线路三相不平衡的治理方法，包括以下步骤：

(1)并联侧的控制策略采用交叉解耦控制策略，将数学模型从abc三相坐标系下通过派克变换转化为两相dq同步旋转坐标系下。并联侧环流器有两个作用，一是通过q轴分量进行无功调节，产生或吸收无功功率来稳定接入点的交流母线电压；二是通过d轴分量进行有功调节，通过并联变压器从电网交流侧吸收有功来补偿串联侧所需要的有功功率和整个UPFC装置的有功功率消耗，从而维持直流侧电压的恒定。

并联侧换流器的交流侧动态方程为：

将其通过派克变换转换为dq坐标系下为：

其中，u_shj(t)代表并联侧相电压，v_shj(t)代表并联侧换流器内部电动势，i_shj(t)代表并联侧相电流，j＝a，b，c，下标d、q分别代表在旋转坐标系下的d、q轴分量；L_sh′代表换流器等效电感，R_sh′代表换流器的等效损耗电阻，ω代表基频角频率。

并联侧换流器控制器的设计如图3所示，控制器采用内外环双闭环PI控制器。内环电流控制用来控制换流器的输出电压，使dq轴电流快速跟踪其参考值；外环控制器根据交流电压和直流电压的参考值，来确定内环电流控制器的dq轴电流参考值。外环电压控制器设计如下：

内环电流控制器设计如下：

其中，u_dc(t)代表直流侧电压，u_1rms(t)代表并联侧交流母线节点电压的有效值，上标*代表该变量的参考值，k_p代表比例环节调节系数，k_i代表积分环节调节系数。

采用上述控制策略后，代入同步坐标系下的换流器时域动态方程可实现dq轴之间的解耦。外环控制器分别用接入点母线电压和直流母线电压做PI控制，来获得dq轴电流的指令值，dq轴电流分别用来控制直流母线电压和交流母线电压。

(2)串联侧换流器要通过串联侧变压器注入一个幅值和相角都可控的电压，其中电压要包括正负序两种分量，正序分量用来实现交流电压的移相调节和串联补偿，从而实现对线路上有功和无功潮流的控制；负序分量用来抵消输电线路上不平衡部分的负序电压分量，从而实现对三相不平衡的治理。

串联侧换流器的正负序动态方程为：

通过派克变换转换为同步旋转坐标系下的正负序方程为：

其中，u_sej(t)代表串联侧相电压，v_sej(t)代表串联侧换流器内部电动势，i_sej(t)代表串联侧相电流，j＝a，b，c，下标d、q分别代表在旋转坐标系下的d、q轴分量，上标+、-分别代表正、负序分量；L_se′代表换流器等效电感，R_se′代表换流器的等效损耗电阻，ω代表基频角频率。

串联侧换流器控制器的设计，分为正序控制器的设计和负序控制器的设计。其中，正序控制器分为内外环双环控制器，如图4所示。正序控制器的内环电流控制用来控制串联侧输出的正序电压分量，从而控制线路潮流，使dq轴正序电流部分快速跟踪其参考值；外环控制器根据瞬时功率理论，给定有功和无功功率的参考值，通过计算来得到内环电流控制器的dq轴电流参考值。正序控制器的外环控制器根据瞬时功率理论，设计如下：

正序控制器的内环控制设计如下：

其中，P_line代表线路上的有功功率，Q_line代表线路上的无功功率，上标*代表该变量的参考值，k_p代表比例环节调节系数，k_i代表积分环节调节系数。

由上可知，正序控制策略可以控制线路潮流，外环控制器根据有功、无功确定dq轴电流的参考值，输入到内环控制器中。内环控制器可以对dq轴电流进行解耦，进而输出串联侧换流器电压的dq轴参考值。

而负序控制器的目标是用来抑制线路不平衡部分中的负序分量，因此将内环电流指令值直接给定为零即可。所以负序控制器只包含一个内环电流控制器，如图5所示。将负序控制器设计如下：

负序控制器用来控制串联侧输出的负序电压分量，从而与线路三相不平衡部分中的负序电压相抵。负序控制器中将dq轴电流进行解耦，输出负序电压参考值，使dq轴负序电流部分能快速跟踪其参考值。

(3)对于输电线路不平衡部分中的零序部分，通过变压器接法的选取进行抑制。

线路三相不平衡时，电流中的零序部分会在线路阻抗上产生零序电压U⁰，由于串联侧换流器采用串联变压器连入线路，因此线路电流和变压器一次侧电流为同一电流。选取串联侧变压器接法为星星接法，其等效模型为图6所示。

由于串联侧变压器采用星星接法，因此串联变压器二次侧存在零序电流的通路。零序电流的流经路径与并联侧变压器的选取有关，将并联侧变压器选取为星角接法或星星中性点悬空接法，这样一来在并联侧不存在零序电流的通路。因此零序电流将通过串联变压器的励磁电抗X_m流过，不经过UPFC内部。由于励磁电抗很大，所以输电线路中的零序电流部分被抑制到很小几乎为零，输电线路三相不平衡中的零序部分也因此得到了抑制。

(4)串联侧换流器的正序控制器和负序控制器所输出的正负序电压参考值共同构成了换流器总的内部电动势参考值U_sejref，并联侧换流器的内部电动势参考值为U_shjref。上、下桥臂电压的参考信号u_{pj_ref}和u_{nj_ref}可由内部电动势得到，如图7所示。上桥臂的参考电压为：下桥臂的参考电压为：u_ref为换流器的内部电动势参考电压，u_dc为换流器的直流侧电压。

对于模块化多电平换流器，在调制策略上选择了更适用于电平数多的最近电平逼近调制策略(NLM)，即通过最近电平逼近调制法得到MMC的上、下桥臂所需导通的子模块数目，使用最接近的电平瞬时逼近调制波，从而得到所需要的换流器相电压。原理简单、实现简便、动态性能好。在NLM中附加子模块电容电压平衡控制，监测子模块电容电压值，对MMC每相上、下桥臂中的子模块电容电压进行排序。并测量桥臂的电流方向，电流方向流入子模块，即为子模块的电容充电，投入子模块中电容电压偏低的那些子模块；电流方向流出子模块，即为子模块的电容放电，投入子模块中电容电压偏高的那些子模块。保证了子模块电容电压的平衡。

实施例1：

对于线路两端电压平衡，由输电线路自身问题产生的三相不平衡现象，如架空线路的参数不平衡，输电走廊平行线路间的耦合作用以及电缆线路各相间的差异等问题。上述因素均导致了线路参数不对称，进而导致三相电流不平衡。

采用在送端加装MMC-UPFC装置，应用本发明所述的三相不平衡治理的控制方法，在步骤2中生成负序电压分量U^- _sejref加到线路中去，抵消线路中已存在的负序电压分量，进而削弱负序电流分量。在步骤3选取变压器的接线方式，通过串联变压器的励磁电抗抑制零序电流部分。从而实现对负序和零序电流分量的抑制，保证输电线路三相平衡。

实施例2：

对于线路两端电压不平衡而在输电线路上产生的三相不平衡现象，如由于配电网三相不平衡导致的输电线路受端电压不平衡等问题。上述线路参数三相对称，由于两端电压不平衡而导致的三相电流不平衡问题。

在送端加装MMC-UPFC装置，应用本发明所述的三相不平衡治理的控制方法，在步骤2中生成负序电压分量U^- _sejref加到线路中去，抵消线路两端电源中的负序电压分量，进而抑制由负序电压在线路中产生的负序电流分量。在步骤3通过选取变压器的接线方式，让零序电流流经串联变压器的励磁电抗，从而实现对零序电流的抑制。从而实现输电线路三相不平衡的治理。

实施例3：

对于交流系统暂时故障在输电线路上产生的三相不平衡现象，如由于受端系统远端发生单相接地或两相短路故障导致的输电线路受端电压不对称等问题。上述线路参数三相对称，由于受端系统的远端故障导致的三相电流不平衡问题。

在送端加装MMC-UPFC装置，应用本发明所述的三相不平衡治理的控制方法，在步骤2中生成负序电压分量U^- _sejref加到线路中去，抵消线路两端电源中的负序电压分量，进而抑制由受端故障在线路中产生的负序电流分量。在步骤3通过选取变压器的接线方式，让零序电流流经串联变压器的励磁电抗，从而实现输电线路三相不平衡的治理。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理系统，其特征是，包括：模块化多电平-统一潮流控制器MMC-UPFC；所述MMC-UPFC包括：一对背靠背连接的共用同一直流母线的换流器，即并联侧换流器和串联侧换流器；所述并联侧换流器通过一个并联变压器接入电网，所述串联侧换流器通过一个串联变压器接入电网；

所述MMC-UPFC加装在输电线路的送端，在串联变压器侧注入一个可控的电压到输电系统中去来抵消线路上的不平衡部分，从而实现输电线路上的三相平衡。

2.如权利要求1所述的一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理系统，其特征是，所述并联侧换流器用于维持线路接入点的交流母线电压以及直流母线电压；

所述串联侧换流器输出正、负序两种电压分量，正序分量用于调节线路潮流，负序分量用于削弱线路中的三相不平衡现象。

3.如权利要求1所述的一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理系统，其特征是，所述并联侧换流器或者串联侧换流器包括六个桥臂，每个桥臂由电抗器、等效电阻和N个半桥子模块依次串联连接。

4.一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理方法，其特征是，

通过三相不平衡控制策略在串联变压器侧注入一个可控的电压到输电系统中去来抵消线路上的不平衡部分，从而实现输电线路上的三相平衡；

所述三相不平衡控制策略包括：

(1)并联侧换流器采用交叉解耦控制策略，通过q轴分量进行无功调节，产生或吸收无功功率来稳定接入点的交流母线电压；通过d轴分量进行有功调节，通过并联变压器从电网交流侧吸收有功来补偿串联侧换流器所需要的有功功率和整个MMC-UPFC的有功功率消耗，从而维持直流侧电压的恒定；

(2)串联侧换流器通过串联侧变压器注入一个幅值和相角都可控的电压，其中电压包括正负序两种分量，正序分量用来实现交流电压的移相调节和串联补偿，从而实现对线路上有功和无功潮流的控制；负序分量用来抵消输电线路上不平衡部分的负序电压分量，从而实现对三相不平衡的治理；

(3)通过最近电平逼近调制法得到并联侧换流器和串联侧换流器中上、下桥臂所需导通的半桥子模块数目，使用最接近的电平瞬时逼近调制波，得到所需要的换流器相电压。

5.如权利要求4所述的一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理方法，其特征是，选取串联变压器接法为星型接法，选取并联变压器为星角接法或者星型中性点悬空接法，从而抑制输电线路三相不平衡中的零序电流部分。

6.如权利要求4所述的一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理方法，其特征是，所述步骤(1)中，并联侧换流器采用内外环双闭环PI控制器；内环电流控制器用来控制并联侧换流器的输出电压，使dq轴电流快速跟踪其参考值，实现dq轴之间的解耦；外环电压控制器根据接入点交流母线电压和直流母线电压的参考值，确定内环电流控制器的dq轴电流参考值。

7.如权利要求6所述的一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理方法，其特征是，所述外环电压控制器设计如下：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{shd}\left(t\right)=k_p\left({u_{dc}}^{*}\right(t)-u_{dc}\left(t\right))\∫\left({u_{dc}}^{*}\right(t)-u_{dc}\left(t\right))dt\\ i_{shq}\left(t\right)=k_p\left({u_{1rms}}^{*}\right(t)-u_{1rms}\left(t\right))+k_i\∫\left({u_{1rms}}^{*}\right(t)-u_{1rms}\left(t\right))dt\end{array}\right.;$

所述内环电流控制器设计如下：

$\left\{\begin{array}{c}{v}_{shd}\left(t\right)=u_{shd}\left(t\right)-\[k_p\left({i_{shd}}^{*}\right(t)-i_{shd}\left(t\right))+k_i\∫\left({i_{shd}}^{*}\right(t)-i_{shd}\left(t\right))dt\]+{{\mathrm{\ωL}}_{sh}}^{\′}{i}_{shq}\left(t\right)\\ v_{shq}\left(t\right)=u_{shq}\left(t\right)-\[k_p\left({i_{shq}}^{*}\right(t)-i_{shq}\left(t\right))+k_i\∫\left({i_{shq}}^{*}\right(t)-i_{shq}\left(t\right))dt\]-{{\mathrm{\ωL}}_{sh}}^{\′}{i}_{shd}\left(t\right)\end{array}\right.;$

其中，u_sh(t)代表并联侧相电压，v_sh(t)代表并联侧换流器内部电动势，i_sh(t)代表并联侧相电流，L_sh′代表换流器等效电感，u_dc(t)代表直流侧电压，u_1rms(t)代表并联侧交流母线节点电压的有效值，上标*代表该变量的参考值，下标d、q分别代表在旋转坐标系下的d、q轴分量，k_p代表比例环节调节系数，k_i代表积分环节调节系数，ω代表基频角频率。

8.如权利要求4所述的一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理方法，其特征是，所述步骤(2)中，串联侧换流器在串联侧变压器注入一个幅值和相角都可控的电压，所述电压包括正序分量和负序分量，分别通过正序控制器和负序控制器进行控制；

所述正序控制器采用内外环双环控制，正序控制器的内环控制器用来控制串联侧输出的正序电压分量，从而控制线路潮流，使dq轴正序电流部分快速跟踪其参考值，实现dq轴的解耦；外环控制器根据瞬时功率理论，给定有功和无功功率的参考值，通过计算来得到内环控制器的dq轴电流参考值；

所述负序控制器用于抑制线路不平衡部分中的负序分量，将内环电流指令值直接给定为零；负序控制器只包含一个内环电流控制器，将dq轴电流进行解耦，输出负序电压参考值，使dq轴负序电流部分能快速跟踪其参考值。

9.如权利要求8所述的一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理方法，其特征是，所述正序控制器的外环控制器设计如下：

$\left\{\begin{array}{c}{I_{sed}}^{+*}=\frac{2}{3}\frac{P_{line}{U}_{2d}+Q_{line}{U}_{2q}}{{U_{2d}}^2+{U_{2q}}^2}\\ {I_{seq}}^{+*}=\frac{2}{3}\frac{P_{line}{U}_{2q}-Q_{line}{U}_{2d}}{{U_{2d}}^2+{U_{2q}}^2}\end{array}\right.;$

所述正序控制器的内环控制器设计如下：

$\left\{\begin{array}{c}{v_{sed}}^{+}\left(t\right)={u_{sed}}^{+}\left(t\right)-\[k_p\left({i_{sed}}^{+*}\right(t)-{i_{sed}}^{+}\left(t\right))+k_i\∫\left({i_{sed}}^{+*}\right(t)-{i_{sed}}^{+}\left(t\right))dt\]-{{\mathrm{\ωL}}_{se}}^{\′}{i_{seq}}^{+}\left(t\right)\\ {v_{seq}}^{+}\left(t\right)={u_{seq}}^{+}\left(t\right)-\[k_p\left({i_{seq}}^{+*}\right(t)-{i_{seq}}^{+}\left(t\right))+k_i\∫\left({i_{seq}}^{+*}\right(t)-{i_{seq}}^{+}\left(t\right))dt\]+{{\mathrm{\ωL}}_{se}}^{\′}{i_{sed}}^{+}\left(t\right)\end{array}\right.;$

所述负序控制器设计如下：

$\left\{\begin{array}{c}{v_{sed}}^{-}\left(t\right)={u_{sed}}^{-}\left(t\right)+\[k_p\left({i_{sed}}^{-*}\right(t)-{i_{sed}}^{-}\left(t\right))+k_i\∫\left({i_{sed}}^{-*}\right(t)-{i_{sed}}^{-}\left(t\right))dt\]+{{\mathrm{\ωL}}_{se}}^{\′}{i_{seq}}^{-}\left(t\right)\\ {v_{seq}}^{-}\left(t\right)={u_{seq}}^{-}\left(t\right)-\[k_p\left({i_{seq}}^{-*}\right(t)-{i_{seq}}^{-}\left(t\right))+k_i\∫\left({i_{seq}}^{-*}\right(t)-{i_{seq}}^{-}\left(t\right))dt\]-{{\mathrm{\ωL}}_{se}}^{\′}{i_{sed}}^{-}\left(t\right)\end{array}\right.;$

其中，u_se(t)代表串联侧相电压，v_se(t)代表串联侧换流器内部电动势，i_se(t)代表串联侧相电流，u₂(t)代表串联侧交流母线节点电压，下标d、q分别代表在旋转坐标系下的d、q轴分量，上标+、-分别代表正、负序分量，上标*代表该变量的参考值；L_se′代表换流器等效电感，P_line代表线路上的有功功率，Q_line代表线路上的无功功率，k_p代表比例环节调节系数，k_i代表积分环节调节系数，ω代表基频角频率。

10.如权利要求4所述的一种基于MMC-UPFC的输电线路三相不平衡治理方法，其特征是，所述步骤(3)中，对并联侧换流器和串联侧换流器中的半桥子模块进行电容电压平衡控制：

监测半桥子模块电容电压值，对每一相上、下桥臂中的半桥子模块的电容电压进行排序；

测量桥臂中的电流方向，如果电流方向流入半桥子模块，则为半桥子模块的电容充电，投入半桥子模块中电容电压偏低的那些半桥子模块；

如果电流方向流出半桥子模块，则为半桥子模块的电容放电，投入半桥子模块中电容电压偏高的那些半桥子模块；从而保证半桥子模块电容电压的平衡。