【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种面向过载运行需求的mmc最优零序信号计算方法，属于电力电子换流器信号调制。
技术介绍
1、模块化多电平换流器（modular multilevel converter, mmc）作为现代电力电子领域的重要技术革新，在高压直流输电系统中展现出卓越的性能，特别是在大容量和长距离输电方面有着独特的优势。相较于传统换流器，模块化多电平换流器具有高度的模块化和可扩展性、无需交流滤波器组和优良的动态性能等优点，已成为高压直流输电系统的首选换流器拓扑。但是在运行过程中，电网有可能会出现短路等故障导致mmc过载运行，mmc的调制信号可能会超过其极限，导致调制信号发生过调制，若未得到有效控制，会导致mmc的输出电压与电网电压不匹配，引发电网电压波动等问题，还会导致开关器件电流、热应力分布不均匀，降低开关器件寿命，影响系统的稳定运行。为了避免mmc过载运行时调制信号发生过调制，提高系统稳定性，需要对mmc的控制环节进行零序信号注入，以提高调制信号裕度。
2、然而，传统零序信号求解方法存在求解精度不高，计算效率低、求解时间较长等问题，无法满足实时控制系统的要求，会使mmc较长时间运行在过调制状态，使其电流、热应力分布特性不均，导致换流器出现过电压和过电流问题，降低开关器件寿命，影响mmc稳定运行。这些问题已成为限制实际应用中mmc过载运行时保持调制信号不过调制的瓶颈，限制了mmc在电力系统中的进一步应用。因此，开发先进的零序信号计算方法以优化调制信号的响应，提高调制信号裕度，对于提高mmc在过载运行工况下的稳定运行能力，
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种面向过载运行需求的mmc最优零序信号计算方法，能够大幅减少mmc因过载运行导致调制信号过调制的运行时间，减少因调制信号过调制导致的开关器件寿命降低等问题。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种面向过载运行需求的mmc最优零序信号计算方法，包括如下步骤：
4、s1：构建最优零序信号计算运行域；
5、s2：建立最优零序信号求解数学模型；
6、s3：不断迭代有功功率和无功功率，将每一组有功功率和无功功率分别输入步骤s2建立的最优零序信号求解数学模型，求解得到多组最大的调制信号裕度值 mar，其对应的零序信号的幅值与相角即最优零序信号的幅值与相角，并输出记录，分别形成 opa 3( p, q)表格与 opalf 3( p, q)表格， opa 3( p, q)表格记录每组有功功率和无功功率及其对应的最优零序信号幅值， opalf 3( p, q)表格记录每组有功功率和无功功率及其对应的最优零序信号相角；
7、s4：针对形成的 opa 3( p, q)表格与 opalf 3( p, q)表格，采用函数拟合方式分别对 opa 3( p, q)表格与 opalf 3( p, q)表格进行拟合，得到最终的拟合函数式，用于后续快速计算最优零序信号的幅值和相角。
8、优选的，步骤s1中，mmc在施加零序信号控制策略时，其调制信号不会发生过调制，能够稳定地运行的有功功率 p和无功功率 q组合的运行区域为mmc极限运行域，建立 p- q坐标系，横轴为 p轴表示有功功率，以有功功率 p为变量，纵轴为 q轴表示无功功率，以 q无功功率为变量，坐标轴原点代表有功功率 p为零及无功功率 q为零的点，选取mmc极限运行域的边界与 p轴正方向及 q轴正方向交点，分别为所构建最优零序信号计算运行域的有功功率最大值 p max与无功功率最大值 q max，取其相反数，分别为有功功率最小值- p max、无功功率最小值- q max， p max、 q max、- p max、- q max构成最优零序信号计算运行域，即为实际换流器可运行区域。
9、优选的，步骤s2中，最优零序信号求解数学模型为：
10、（1）；
11、式中， mar表示最大的调制信号裕度值；
12、 f mar( a 3, α3)表示调制信号裕度函数，其表达式如下：
13、（2）；
14、 d s为动态调制信号：
15、（3）；
16、 s ap( t)为a相上桥臂的调制信号：
17、（4）；
18、其中， a0本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向过载运行需求的MMC最优零序信号计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向过载运行需求的MMC最优零序信号计算方法，其特征在于，步骤S1中，选取MMC极限运行域的边界与P轴正方向及Q轴正方向交点，分别为所构建最优零序信号计算运行域的有功功率最大值Pmax与无功功率最大值Qmax，Pmax、Qmax、-Pmax、-Qmax构成最优零序信号计算运行域，即为实际换流器可运行区域。
3.根据权利要求1所述的面向过载运行需求的MMC最优零序信号计算方法，其特征在于，步骤S2中，最优零序信号求解数学模型为：
4.根据权利要求1所述的面向过载运行需求的MMC最优零序信号计算方法，其特征在于，步骤S3中，有功功率和无功功率的迭代过程如下：
5.根据权利要求4所述的面向过载运行需求的MMC最优零序信号计算方法，其特征在于，步骤S3中最终的拟合函数式如公式（7）、（8）：
6.根据权利要求4所述的面向过载运行需求的MMC最优零序信号计算方法，其特征在于，初始有功功率P0、初始无功功率Q0选取最优零序信号计
...【技术特征摘要】
1.一种面向过载运行需求的mmc最优零序信号计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向过载运行需求的mmc最优零序信号计算方法，其特征在于，步骤s1中，选取mmc极限运行域的边界与p轴正方向及q轴正方向交点，分别为所构建最优零序信号计算运行域的有功功率最大值pmax与无功功率最大值qmax，pmax、qmax、-pmax、-qmax构成最优零序信号计算运行域，即为实际换流器可运行区域。
3.根据权利要求1所述的面向过载运行需求的mmc最优零序信号计算方法，其特征在于，步骤s2中，最...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘智杰，匡玉祥，窦金鑫，苏柏赫，李可军，申刚，孙媛媛，孙凯祺，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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