中低压柔性直流配电网MMC谐波扰动问题及环流抑制策略研究

来源 :东北电力大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:xinshouji1
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相比于传统的电压源型换流器(VSC),模块化多电平换流器(MMC)具有输出波形质量高、开关损耗小、IGBT静动态均压要求低等优点,是一种适合于构建未来中低压柔性直流配电网的VSC拓扑结构。然而,与直流配电网MMC相连的交流侧含有丰富的谐波扰动,且容易发生电网频率偏移,这将使MMC环流问题的成因和表现形式出现新的特点。因此,有必要在中低压柔性直流配电网背景下,对MMC谐波扰动问题及环流抑制策略展开研究。本文首先介绍了中低压柔性直流配电网的典型拓扑结构及MMC的基本运行原理。在此基础上,为研究交流谐波经MMC的传导机理和传导规律,通过MMC稳态分析方法,分别推导了交流负荷谐波电流和交流系统背景谐波电压在MMC内部所激发的桥臂电压波动及谐波环流的数学表达式,讨论了环流通路与交流谐波性质之间的关系。同时,考虑多次谐波扰动因素,分析了不同次交流谐波经MMC的传递叠加特性及其对直流侧纹波含量的影响。在上述研究的基础上,针对传统准比例谐振(PR)控制器在电网频率偏移下存在的环流跟踪精度问题,提出了基于自适应准PR控制的MMC环流抑制策略。首先,基于自适应窗长离散傅里叶变换(AWWDFT)算法,提出了自适应准PR控制器。该控制器通过AWWDFT算法获取实时电网基波频率,再结合谐波传导规律,实现了环流频率的自适应跟踪。随后,构建了自适应准PR环流闭环控制模型,在αβ0静止坐标系下设计了环流控制器,并在离散域下设计了环流控制器的参数。最后,通过Matlab/Simulink仿真结果表明,基于自适应准PR控制的MMC环流抑制策略能有效提升电网频率偏移下的环流跟踪精度,取得了良好的环流抑制效果。
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