【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及模块化多电平变换器控制，尤其是涉及一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法及系统。
技术介绍
1、当前，模块化多电平变换器凭借其谐波含量少、开关损耗低、故障穿越能力强、便于模块化扩容和工业化生产等优点，广泛应用于大规模可再生能源并网领域。但mmc采用多子模块级联构建桥臂方式，实际运行中发生单/多个子模块故障退出或桥臂阻感参数摄动可能导致mmc桥臂不对称运行且mmc总能量变化，mmc总能量减少导致交流侧输出功率减少从而导致暂态同步稳定问题，影响系统安全稳定运行。
2、现有的桥臂不对称情形下，mmc暂态同步稳定控制多采用传统矢量控制方法未从能量角度出发，针对桥臂不对称情形下mmc系统的非线性本质进行控制器设计，因此稳定域窄，实际运行时系统在存在不确定性扰动情况下，矢量控制器的抗扰性和鲁棒性面临挑战。
3、相比传统矢量控制方法，非线性控制方法从能量角度出发，设计能够反映桥臂不对称情形下mmc系统非线性本质的控制器，在闭环控制系统稳定性和鲁棒性方面控制性能有所提升，但计算较复杂，在动态响应性能优化方面尚有不足，不利于解决工程实际问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法及系统。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、根据本专利技术的一个方面，提供了一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控
4、s1、在桥臂不对称情形下，建立mmc数学模型；
5、s2、在mmc数学模型中，定义桥臂不对称情形下mmc状态变量期望轨迹；
6、s3、设计系统期望能量函数，并将其与mmc数学模型结合，生成桥臂不对称情形下mmc暂态同步稳定控制闭环系统期望状态方程；
7、s4、由控制闭环系统期望状态方程建立无源控制律；
8、s5、根据无源控制律调节多电平变换器的工作状态。
9、作为优选的技术方案，s1中建立mmc数学模型的具体过程为：首先搭建mmc处于桥臂不对称运行时的x相状态空间方程，再确定状态变量和控制变量，联合x相状态空间方程建立桥臂不对称情形下基于pchd的mmc数学模型。
10、作为优选的技术方案，mmc处于桥臂不对称运行时的x相状态空间方程为：
11、
12、式中，lxc、lxh分别为x相上、下桥臂电感之和与之差；ixs为x相并网电流，ixo为x相环流；vxs为x相输出电压；vxg为x相网侧电压；vxo为x相桥臂内电压，；c为子模块额定电容；nu、nl分别为上、下桥臂投入子模块个数；为微分算子，t为当前时间。
13、作为优选的技术方案，mmc数学模型为：
14、
15、式中，为mmc数学模型系统期望；j(x)为互联矩阵；r(x)为阻尼矩阵；h(x)为能量函数；g(x)为端口矩阵；u为mmc模型系统电压。
16、作为优选的技术方案，s2中的mmc状态变量期望轨迹为：
17、
18、
19、式中，分别为上、下桥臂子模块电容电压期望轨迹，lxc、lxh分别为x相上、下桥臂电感之和与之差；ixs为x相并网电流，ixo为x相环流；ω、分别为x相输出电流基频分量角频率和相位角；nu、nl分别为上、下桥臂投入子模块个数；c为子模块额定电容；为x相环流期望轨迹；为x相输出电流期望轨迹；smmc为mmc视在功率；m＝vxg/(udc/2)为调制比，udc为直流侧电压，
20、作为优选的技术方案，s3中生成桥臂不对称情形下mmc暂态同步稳定控制闭环系统期望状态方程的具体过程为：
21、s31、计算输出频率fac与频率期望轨迹facn间的偏差；
22、s32、由输出频率fac与频率期望轨迹facn间的偏差，求解得到上、下桥臂子模块电容电压期望轨迹；
23、s33、由电容电压期望轨迹得到系统期望轨迹，作为mmc暂态同步问题控制目标，进而设计桥臂不对称情形下系统期望能量函数；
24、s34、由mmc数学模型桥臂和不对称情形下系统期望能量函数共同分析，得到mmc暂态同步稳定控制闭环系统期望状态方程。
25、作为优选的技术方案，s33中的系统期望能量函数的具体公式为：
26、
27、式中，hd为系统期望能量函数；lxc、lxh分别为x相上、下桥臂电感之和与之差；c为子模块额定电容；nu、nl分别为上、下桥臂投入子模块个数，xn为系统状态变量，为系统期望状态变量。
28、作为优选的技术方案，s34中的mmc暂态同步稳定控制闭环系统期望状态方程的具体公式为：
29、
30、式中，为系统期望状态；jd(x)为系统期望互联矩阵；rd(x)为系统期望阻尼矩阵；hd(x)为系统期望能量函数。
31、作为优选的技术方案，s4中的无源控制律的具体公式为：
32、
33、式中，g(x)为端口矩阵；jd(x)为系统期望互联矩阵；rd(x)为系统期望阻尼矩阵；hd(x)为系统期望能量函数；j(x)为互联矩阵；r(x)为阻尼矩阵；h(x)为能量函数。
34、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制系统，该系统应用如上所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法所工作，该系统包括模型构建模块、期望轨迹确定模块、控制律生成模块和控制模块；
35、所述模型构建模块用于在桥臂不对称情形下，建立mmc数学模型；
36、所述期望轨迹确定模块用于在mmc数学模型中，定义桥臂不对称情形下mmc状态变量期望轨迹；及设计系统期望能量函数，并将其与mmc数学模型结合，生成桥臂不对称情形下mmc暂态同步稳定控制闭环系统期望状态方程；
37、所述控制律生成模块用于利用控制闭环系统期望状态方程构建无源控制律；
38、所诉控制模块根据无源控制律调节多电平变换器的工作状态。
39、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果；
40、1、本专利技术中首先在桥臂不对称情形下，建立mmc数学模型；再在mmc数学模型中，定义桥臂不对称情形下mmc状态变量期望轨迹；然后设计系统期望能量函数，并将其与mmc数学模型结合，生成桥臂不对称情形下mmc暂态同步稳定控制闭环系统期望状态方程；并由控制闭环系统期望状态方程建立无源控制律；最后根据无源控制律调节多电平变换器的工作状态，通过本方法，可实现在桥臂不对称故障下，mmc暂态同步稳定，有利于系统安全稳定运行。
41、2、本专利技术中所建立的无源性控制律主要由互联矩阵、阻尼矩阵、能量函数及其所对应期望构成，较传统矢量控制方法，该控制律形式简单，无奇异点，超调小，使得其调节时间短，动态本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，所述S1中建立MMC数学模型的具体过程为：首先搭建MMC处于桥臂不对称运行时的x相状态空间方程，再确定状态变量和控制变量，联合x相状态空间方程建立桥臂不对称情形下基于PCHD的MMC数学模型。
3.根据权利要求2所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，所述的MMC处于桥臂不对称运行时的x相状态空间方程为：
4.根据权利要求2所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，所述的MMC数学模型为：
5.根据权利要求1所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，所述S2中的MMC状态变量期望轨迹为：
6.根据权利要求1所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，所述的S3中生成桥臂不对称情形下MMC暂态同步
7.根据权利要求6所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，所述S33中的系统期望能量函数的具体公式为：
8.根据权利要求6所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，所述S34中的MMC暂态同步稳定控制闭环系统期望状态方程的具体公式为：
9.根据权利要求1所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，所述S4中的无源控制律的具体公式为：
10.一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制系统，其特征在于，该系统应用如权利要求1-9任一所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法所工作，该系统包括模型构建模块、期望轨迹确定模块、控制律生成模块和控制模块；
...【技术特征摘要】
1.一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，所述s1中建立mmc数学模型的具体过程为：首先搭建mmc处于桥臂不对称运行时的x相状态空间方程，再确定状态变量和控制变量，联合x相状态空间方程建立桥臂不对称情形下基于pchd的mmc数学模型。
3.根据权利要求2所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，所述的mmc处于桥臂不对称运行时的x相状态空间方程为：
4.根据权利要求2所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，所述的mmc数学模型为：
5.根据权利要求1所述的一种桥臂不对称情形下模块化多电平变换器暂态同步稳定控制方法，其特征在于，所述s2中的mmc状态变量期望轨迹为：
6.根据权利要求1所述的一种桥臂不对称...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛花，甘旭炜，王育飞，杨兴武，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。