一种MMC稳态运行范围的控制方法、系统、设备和介质与流程

本发明属于柔性直流输电，具体涉及一种mmc稳态运行范围的控制方法、系统、设备和介质。

背景技术：

1、目前，模块化多电平换流器被广泛研究，并被认为是高压直流输电系统的最优选择，在基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统中，模块化多电平换流器的稳态运行范围的边界对于电力系统的稳定性很重要。然而，模块化多电平换流器的高压直流输电系统领域的研究大多集中在控制方法、调制策略、损耗评估和分析方法。而对电力系统稳定性非常重要的模块化多电平换流器的高压直流输电系统的稳态运行范围问题尚未得到充分解决。现有文献对模块化多电平换流器的高压直流输电系统的稳态运行范围提出的约束条件不全面。现有文献所提出的模块化多电平换流器运行的主要约束条件有：1)每个桥臂的瞬时参考电压应落在由所有子模块电容的电压总和确定的范围内；2)桥臂电流最大瞬时值不应大于一定值；3)子模块电容电压最大瞬时值不应大于一定值。而这些限制的任何增加通常意味着模块化多电平换流器的高压直流输电系统成本的增加。而且，电容电压纹波等其他模块化多电平换流器参数并未考虑在内。此外，现有的扩展模块化多电平换流器的稳态运行范围的方法主要集中在增加子模块数量、二次谐波电流注入、零序电压注入等方法，但其中增加子模块数量会造成成本增加，零序电压注入会带来增加系统功率损耗等缺点，因此以上方法的应用范围受到限制。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种mmc稳态运行范围的控制方法，包括：

2、将获取的mmc稳态运行范围中的最大桥臂电容电压作为目标电容峰值电压；

3、将所述目标电容峰值电压设定为参考值，并基于预设的运行约束条件对所述mmc稳态运行范围进行控制。

4、优选的，所述将所述目标电容峰值电压设定为参考值，并基于预设的运行约束条件对所述mmc稳态运行范围进行控制，包括：

5、基于所述参考值和mmc稳态运行范围中各工作点初始的桥臂电容电压，得到各工作点初始的桥臂电容电压对应直流分量的修正值；

6、根据各工作点初始的桥臂电容电压对应直流分量的修正值，计算所述参考值对应的桥臂电容电压的直流分量；

7、基于所述参考值对应的桥臂电容电压的直流分量和预设的运行约束条件，对所述mmc稳态运行范围进行控制。

8、优选的，所述各工作点初始的桥臂电容电压对应直流分量的修正值对应的计算式如下：

9、δucap0(id,iq)＝ucap0-max[ucap(id,iq)]

10、其中，δucap0(id,iq)表示mmc中各工作点初始的桥臂电容电压对应直流分量的修正值；ucap0表示目标电容峰值电压；ucap(id,iq)表示mmc稳态运行范围中各工作点初始的桥臂电容电压的直流分量；id表示mmc交流电压d轴分量；iq表示mmc交流电压q轴分量。

11、优选的，所述参考值对应的桥臂电容电压的直流分量对应的计算式如下：

12、ucap(id,iq)＝ucap0+δucap0(id,iq)

13、其中，ucap(id,iq)表示参考值对应的桥臂电容电压的直流分量；ucap0表示mmc稳态运行范围中各工作点初始的桥臂电容电压。

14、优选的，所述运行约束条件包括：交流电流的有效值小于等于交流电流额定值且桥臂电流有效值小于等于桥臂电流额定值且调制波峰值等于预设的调制波阈值且桥臂输出电压最小值小于等于预设的电压阈值且电容电压纹波小于等于预设的纹波阈值。

15、优选的，所述交流电流的有效值小于等于交流电流额定值对应的表达式如下：

16、

17、其中，id表示mmc交流电压d轴分量；iq表示mmc交流电压q轴分量；i1表示交流电流额定值。

18、优选的，所述桥臂电流有效值小于等于桥臂电流额定值对应的表达式如下：

19、

20、其中，idc表示mmc的直流电流；ia表示a相交流电流；i2表示桥臂电流额定值。

21、优选的，所述调制波峰值等于预设的调制波阈值对应的表达式如下：

22、

23、其中，mpa表示mmc中a相上桥臂的调制波；id表示mmc交流电压d轴分量；iq表示mmc交流电压q轴分量；id表示额定有功电流；iq表示额定无功电流；a表示预设的调制波阈值。

24、优选的，所述桥臂输出电压最小值小于等于预设的电压阈值对应的表达式如下：

25、min(upa)≤c

26、其中，upa表示桥臂输出电压；c表示预设的电压阈值。

27、优选的，所述电容电压纹波小于等于预设的纹波阈值对应的表达式如下：

28、

29、其中，ucap表示桥臂电容电压；ucap0表示mmc稳态运行范围中各工作点初始的桥臂电容电压；b表示预设的纹波阈值。

30、优选的，所述桥臂电容电压ucap对应的计算式如下：

31、

32、其中，n表示mmc上桥臂子模块的数量；im表示交流相电流峰值；csm表示mmc子模块电容值；ω表示a相的角速度；k1表示第一系数；k2表示第二系数；k3表示第三系数。

33、基于同一发明构思，本发明还提供了一种mmc稳态运行范围的控制系统，包括：

34、峰值电压设置模块：用于将获取的mmc稳态运行范围中的最大桥臂电容电压作为目标电容峰值电压；

35、稳态范围控制模块：用于将所述目标电容峰值电压设定为参考值，并基于预设的运行约束条件对所述mmc稳态运行范围进行控制。

36、优选的，所述稳态范围控制模块，具体用于：

37、基于所述参考值和mmc稳态运行范围中各工作点初始的桥臂电容电压，得到各工作点初始的桥臂电容电压对应直流分量的修正值；

38、根据各工作点初始的桥臂电容电压对应直流分量的修正值，计算所述参考值对应的桥臂电容电压的直流分量；

39、基于所述参考值对应的桥臂电容电压的直流分量和预设的运行约束条件，对所述mmc稳态运行范围进行控制。

40、优选的，所述稳态范围控制模块中各工作点初始的桥臂电容电压对应直流分量的修正值对应的计算式如下：

41、δucap0(id,iq)＝ucap0-max[ucap(id,iq)]

42、其中，δucap0(id,iq)表示mmc中各工作点初始的桥臂电容电压对应直流分量的修正值；ucap0表示目标电容峰值电压；ucap(id,iq)表示mmc稳态运行范围中各工作点初始的桥臂电容电压的直流分量；id表示mmc交流电压d轴分量；iq表示mmc交流电压q轴分量。

43、优选的，所述稳态范围控制模块中参考值对应的桥臂电容电压的直流分量对应的计算式如下：

44、ucap(id,iq)＝ucap0+δucap0(id,iq)

45、其中，ucap(id,iq)表示参考值对应的桥臂电容电压的直流分量；ucap0表示mmc稳态运行范围中各工作点初始的桥臂电容电压。

46、优选的，所述稳态范围控制模块中运行约束条件包括：交流电流的有效值小于等于交流电流额定值且桥臂电流有效值小于等于桥臂电流额定值且调制波峰值等于预设的调制波阈值且桥臂输出电压最小值小于等于预设的电压阈值且电容电压纹波小于等于预设的纹波阈值。

47、优选的，所述稳态范围控制模块中交流电流的有效值小于等于交流电流额定值对应的表达式如下：

48、

49、其中，id表示mmc交流电压d轴分量；iq表示mmc交流电压q轴分量；i1表示交流电流额定值。

50、优选的，所述稳态范围控制模块中桥臂电流有效值小于等于桥臂电流额定值对应的表达式如下：

51、

52、其中，idc表示mmc的直流电流；ia表示a相交流电流；i2表示桥臂电流额定值。

53、优选的，所述稳态范围控制模块中调制波峰值等于预设的调制波阈值对应的表达式如下：

54、

55、其中，mpa表示mmc中a相上桥臂的调制波；id表示mmc交流电压d轴分量；iq表示mmc交流电压q轴分量；id表示额定有功电流；iq表示额定无功电流；a表示预设的调制波阈值。

56、优选的，所述稳态范围控制模块中桥臂输出电压最小值小于等于预设的电压阈值对应的表达式如下：

57、min(upa)≤c

58、其中，upa表示桥臂输出电压；c表示预设的电压阈值。

59、优选的，所述稳态范围控制模块中电容电压纹波小于等于预设的纹波阈值对应的表达式如下：

60、

61、其中，ucap表示桥臂电容电压；ucap0表示mmc稳态运行范围中各工作点初始的桥臂电容电压；b表示预设的纹波阈值。

62、优选的，所述稳态范围控制模块中桥臂电容电压ucap对应的计算式如下：

63、

64、其中，n表示mmc上桥臂子模块的数量；im表示交流相电流峰值；csm表示mmc子模块电容值；ω表示a相的角速度；k1表示第一系数；k2表示第二系数；k3表示第三系数。

65、基于同一发明构思，本发明还提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；

66、存储器，用于存储一个或多个程序；

67、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如前所述的一种mmc稳态运行范围的控制方法。

68、基于同一发明构思，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如前所述的一种mmc稳态运行范围的控制方法。

69、与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

70、本发明提供一种mmc稳态运行范围的控制方法、系统、设备和介质，包括：将获取的mmc稳态运行范围中的最大桥臂电容电压作为目标电容峰值电压；将所述目标电容峰值电压设定为参考值，并基于预设的约束条件对所述mmc稳态运行范围进行控制。本发明通过采用恒电容电压峰值控制，并将采用恒电容电压峰值控制的工作点通过预设的运行约束条件来控制mmc的稳态运行范围；实现了稳态运行范围的扩展，有利于使得模块化多电平换流器的高压直流输电系统的稳态运行范围被精确计算、精确控制，并且可使系统中子模块数量和mmc成本保持不变。