【摘 要】
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模块化多电平换流器（Modular Multi-level Converter,MMC）具有开关损耗低、电能质量好、集成度高等优势,因而展现出极其优越的工程应用前景,广泛应用于高电压大容量输电领域。目前,基于MMC的高压直流输电系统（modular multilevel converter-high voltage direct current transmission,MMC-HVDC）已经成为
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模块化多电平换流器（Modular Multi-level Converter,MMC）具有开关损耗低、电能质量好、集成度高等优势,因而展现出极其优越的工程应用前景,广泛应用于高电压大容量输电领域。目前,基于MMC的高压直流输电系统（modular multilevel converter-high voltage direct current transmission,MMC-HVDC）已经成为一种具有广阔应用前景的输配电解决方案,广泛应用在海上风电并网、孤岛供电、新能源并网、无源网络供电及电网互联等领域。控制策略对保证基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统正常工作起着至关重要作用。经典双闭环矢量控制具有控制精度高、响应速度快等特点,但需要设计控制器和控制参数调节;模型预测控制具有建模直观、无需控制器优点,但预测指令的求解过程稍显复杂。在两相静止坐标系下,综合两种控制策略的优点,基于功能等效思想,将双闭环矢量控制等效划分为两个模型预测环节,提出改进模型预测控制。研究两种不同的控制指令获取方法,避免传统预测控制运算量大等复杂问题。同时通过对模块化多电平换流器技术MMC数学模型离散化,建立MMC阀侧电压控制指令输出预测模型,实现内环控制器等同功能,将内环控制功能集中到一个控制器,可以实现功率跟踪,负序电流抑制及功率波动抑制。考虑模型预测控制在MMC应用中的优越性以及多目标约束的能力,引入权重系数,提出一种基于两相静止坐标系下的多目标模型预测控制策略作为MMC-HVDC系统在发生不对称故障时的控制策略,该策略可通过改变不同控制目标的权重系数,能够灵活调节控制目标,实现不同的控制效果以适应各种工况下的需求。最后基于PSCAD/EMTDC搭建了21电平MMC-HVDC系统,分别对两种控制策略进行仿真分析,仿真结果验证了该控制策略的可行性和有效性。
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