一种适用于三相串联vsc的通用控制方法_2

文档序号:9550703阅读:来源:国知局
的参考值?Φ,f,?,<;
[0072] b、如需消除交流侧有功功率二次波动,单相变压器二次侧电流分量包括 /£;,/二6,匕,(?,< ;式(XXI)、式(XXII)、式(XXV)、式(XXVI)、式(XXIX)和(XXX)组成方程 组,求解单相变压器二次侧电流分量G,t ^ <的参考值fΛ+%fC;
[0073] c、如需消除交流侧无功功率二次波动,单相变压器二次侧电流分量包 括 ;式(XXI)、式(XXII)、式(XXV)、式(XXVI)、式(XXXIII和 (XXXIν)组成方程组,求解单相变压器二次侧电流分量?+石,?, 的参考值 .4-^ ?.·*-:? ?〇* .〇*· '
[0074] (8)在得到各电流分量参考值的基础上,通过广义同步坐标系下的基于比例积分 控制器的电流内环控制实现对三相串联VSC电流的快速调制。
[0075] 根据本发明优选的,输入ua、ub、u。,通过对称分量检测,输出得到wX,;输 入ia、ib、i。,通过对称分量检测,输出得到。
[0076] 根据本发明优选的,通过定功率控制实现所述步骤(7)。
[0077] 根据本发明优选的,所述通过广义同步坐标系下的基于比例积分控制器的电流内 环控制实现对三相串联VSC电流的快速调制,具体步骤包括:
[0078] A、由对应的内环电流控制器分别得到: 的参考值<,< ,?的 参考值的参考值wf,通过调节实现对 m7,(,?的快速控制;
[0079] B、经过Clarke变换,静止a-b-c坐标系下的相加得到参 考电压W;?:。
[0080] 本发明的有益效果为:
[0081] 本发明提出了适用于三相串联VSC的通用控制方法,使三相串联VSC换流器具备 了良好的交流故障穿越能力,实现了三相串联VSC的安全稳定运行,使其工业应用成为可 能。
【附图说明】
[0082] 图1为通用的三相串联VSC的结构示意图;
[0083] 图2为半Η桥两电平拓扑结构的单相VSC的示意图;
[0084] 图3为Η桥塑形拓扑结构的单相VSC的示意图;
[0085] 图4为半Η桥MMC拓扑结构的单相VSC的示意图;
[0086] 图5为Η桥MMC拓扑结构的单相VSC的示意图;
[0087] 图6为本发明所述适用于三相串联VSC的通用控制方法的流程图;
[0088] 图7为本发明所述适用于三相串联VSC的通用控制方法的控制框图。
【具体实施方式】
[0089] 下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定,但不限于此。
[0090] 实施例
[0091] -种适用于三相串联VSC的通用控制方法,如图6所示,所述三相串联VSC包括: 在直流侧串联的三个单相VSC,每个单相VSC的交流端与一个单相变压器的二次侧相连,三 个单相变压器的一次侧采用角形连接,具体步骤包括:
[0092] (1)分别求取三个单相变压器的二次侧电压和二次侧电流:
[0093] 三个单相变压器的二次侧电压的求取公式分别为:
[0094]
(I.:> (II ; (III)
[0097] 式(I)_式(III)中,ua、ub、uc分别为三个单相变压器二次侧A、B、C相的交流电 压;u+为正序电压的幅值,U为负序电压的幅值,< 为正序电压的初始相角,各为负序电压 的初始相角,Θ=wt,ω为电网电压的角频率,t为时间;
[0098] 三个单相变压器的二次侧电流的求取公式分别为:
[0099]
(1¥| (¥) <;¥1>
[0102] 式(IV)-式(VI)中,ia、ib、i。分别为三个单相变压器二次侧A、B、C相的交流电 流;1+为正序电流的幅值,I为负序电流的幅值,I°为零序电流的幅值,約为正序电流的初 始相角,九为负序电流的初始相角,< 为零序电流的初始相角;
[0103] (2)交流电压不平衡时,换流器的瞬时有功功率和瞬时无功功率表示为:
[0104] p(t) =uaia+ubib+ucic=P〇+Pc2cos(2ωt) +Ps2sin(2ωt) (VII)
[0105]
(VIU)
[0106] 式(w)-式(VID)中,p(t)为三相串联VSC总的瞬时有功功率,q(t)为三相串 联VSC总的瞬时无功功率,P。为三相串联VSC瞬时有功功率的平均值,Q。为三相串联VSC瞬 时无功功率的平均值,Pd、Ps2*别为瞬时有功功率因交流电压不对称产生的二次波动,Q。2、Qs2分别为瞬时无功功率因交流电压不对称产生的二次波动,Uab=Ua-Ub,ub(:=Ub-U。,11。3 = u〇-ua;
[0107] 根据式(I)_式(VID)推导三相串联VSC的各功率分量的表达式:
[0108]
(XVII)
[0117] 式(DO-式(XI)中,Pa、Pb、Pc分别为三相串联VSC的A、B、C相的瞬时有功功率 平均值;
[0118](3)广义同步旋转坐标系下各正序、负序和零序分量为:
[0119]
[0122] 式(XVIII)中,Μ二<,4,4,€?7,/:,^,^均为直流量,<为正序电压的(1 轴分量,\为正序电压的q轴分量,为负序电压的d轴分量,\为负序电压的q轴分量, $为正序电流的d轴分量,:为正序电流的q轴分量,为负序电流的d轴分量,&为负序 电流的q轴分量,?为零序电流的d轴分量,< 为零序电流的q轴分量;[0123] 根据式(XVIII)、式(ΧΠ)和式(XIII),推导出表达式(XIX)和式(XX):
[0124] (XIX)
[0125] CM)
[0126] 根据式(XIX)和(XX),各电压分量已知的情况下,推导出表达式 (XXI)和式(XXII):
[0127] (XXI)
[0128] (XXII)
[0129] 式(XXI)和式(XXII)中,< 为瞬时有功功率平均值的参考值,《为瞬时无功功率 平均值的参考值,亇,?,c分别为的参考值;
[0130] (4)由Pa=PQ/3、Pb=PQ/3和式(XVIII)推导得出相间功率平衡条件,即表达式 (XXIII)及式(XXIV):
[0131]
(XXIII)
[0132]
[0133] 本发明的核心是通过保证三个单相VSC的交流侧有功功率相等进而实现三个串 联的单相VSC直流侧电压平衡。
[0134] 因为三个串联单相VSC流过同一直流电流,如果三个单相VSC的直流侧电压相等, 则每个单相VSC的直流功率也相同。忽略开关元器件的损耗,每个单相VSC输出的直流功 率平均值等于其交流侧的有功功率平均值。因此,为了维持单相VSC直流侧电压相等,只需 要保证三个单相VSC的交流侧有功功率平均值相同,即Pa=Pb=P。=P。/3。
[0135] 根据式(XXIII)和(XXIV),各电压分量已知的情况下,推导出表达式 (XXV)和式(XXVI):
[0136]
[0138]式(XXV)和式(XXVI)中,ffCCfC分别为匕
[0139] (5)消除瞬时有功功率的二次波动,即Pc2= 0、Ps2= 0,由式(XIV)和(XV)推导 出表达式(XXVII)及表达式(XXVIII):
[0140; (XXVII) 「0141- L (XXVIII)
[0142] 根据式(XXVII)和(XXVIII),各电压分量已知的情况下,推导出表达 式(XXIX)和式(XXX):
[0143] (XXIX)
[0144] CXXX.)
[0145] (6)消除瞬时无功功率的二次波动,即Qc2= 0、Qs2= 0,由式(XVI)和(XVII)推 导出表达式(XXXI)及表达式(XXXII):
[0148] 根据式(XXXI)和(XXXII),各电压分量W,) W;;已知的情况下,推导出表达式(XXXIII)和式(XXXIV):
[0146] (XXXI)
[0147] (XXXII)
[0149] (XXXIII)
[0150] (XXXIV)
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