基于分层复合控制的环流抑制方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及模块化多电平变换器，具体涉及基于分层复合控制的环流抑制方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、模块化多电平变换器(modular multilevel converter，mmc)与传统的两电平变换器相比，其具有模块化设计的优势，这使得mmc具有良好的扩展性，方便电压等级的提升。

2、mmc正常工作时，子模块按照采样时刻呈正弦规律进行投入和切除，子模块作为mmc的核心组成单元，其工作状态的正常与否直接影响换流器的安全稳定运行。在实际输电工程中，为了适配较高的输电电压等级，常需要级联大量数目的子模块，但受一些现场运行和环境因素的影响，一些子模块难免会发生故障。在对子模块的故障进行容错控制时，mmc通常会不对称运行，此时会出现环流，扰乱mmc子模块故障后的稳定运行，保证mmc子模块故障后的稳定运行的方法为环流抑制。

3、相关技术中，常见的实现环流抑制的方法为多倍频比例谐振环流抑制方法，改变子模块的平均开关频率的环流抑制方法，其可以抑制子模块故障后不对称运行引起的环流，但其需要提升子模块的运行电压，增加了对器件应力的要求，并且其需要知道子模块的具体故障数目信息，增加了控制系统的通信负担，并且，在环流抑制过程中，仅可抑制二倍频的环流，若要抑制非二倍频环流时，方案设计困难。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于分层复合控制的环流抑制方法、装置、设备及介质，以解决需要提升子模块的运行电压的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种基于分层复合控制的环流抑制方法，包括：根据准比例谐振控制方法获取第一修正值，将第一修正值叠加到调制波上，以使模块化多电平变换器根据第一调制波运行，第一调制波用于抑制二倍频环流；获取故障相中的基频环流的第一基频环流分量和第二基频环流分量，第一基频环流分量为基频环流在d轴的分量，第二基频环流分量为基频环流在q轴的分量；将第一基频环流分量和第二基频环流分量输入至第一关系式中，得到第一电压波动分量和第二电压波动分量，第一关系式用于表征基频环流和电压波动量在dq坐标系中的关系，第一电压波动分量为电压波动量在d轴的分量，第二电压波动分量为电压波动量在q轴的分量；根据第一电压波动分量和第二电压波动分量计算第二修正值；将第二修正值叠加到第一调制波上，以使模块化多电平变换器根据第二调制波运行，第二调制波用于抑制基频环流和二倍频环流。

3、有益效果：本发明实施例根据准比例谐振控制方法获取第一修正值，将第一修正值叠加到调制波上，以使模块化多电平变换器根据第一调制波运行，第一调制波用于抑制二倍频环流，即根据准比例谐振控制方法对二倍频环流进行抑制。本发明实施例获取故障相中的基频环流的第一基频环流分量和第二基频环流分量，第一基频环流分量为基频环流在d轴的分量，第二基频环流分量为基频环流在q轴的分量，在模块化多电平变换器中子模块故障时，模块化多电平变换器不对称运行，此时，基频环流出现，影响模块化多电平变换器稳定运行，本发明实施例通过虚拟同步旋转坐标变换，也就转化到dq坐标系下进行处理，实现对子模块故障相基频环流的独立获取。本发明实施例将第一基频环流分量和第二基频环流分量输入至第一关系式中，得到第一电压波动分量和第二电压波动分量，第一关系式用于表征基频环流和电压波动量在dq坐标系中的关系，第一电压波动分量为电压波动量在d轴的分量，第二电压波动分量为电压波动量在q轴的分量，根据第一电压波动分量和第二电压波动分量计算第二修正值，将第二修正值叠加到第一调制波上，以使模块化多电平变换器根据第二调制波运行。本发明实施例对于基频环流的抑制与相关技术相比，既可实现对二倍频环流进行抑制，也可实现对基频环流的抑制，无需对多种不同倍频次的谐振控制器的进行并联使用，降低了系统设计的复杂度，无需提升子模块的运行电压，降低了对器件应力的要求，并且无需得知子模块的具体故障数目信息，降低了控制系统的通信负担。

4、在一种可选的实施方式中，在根据准比例谐振控制方法获取第一修正值之前，该方法还包括：采用直流积分器与二阶广义积分器组合的第一带通滤波器获取所述二倍频环流。

5、有益效果：采用直流积分器与二阶广义积分器组合的第一带通滤波器获取所述二倍频环流，实现对二倍频环流的快速跟踪。

6、在一种可选的实施方式中，获取故障相中的基频环流的第一基频环流分量和第二基频环流分量，包括：获取基频环流；对基频环流进行加权处理，得到第一加权基频环流和第二加权基频环流；将第一加权基频环流和第二加权基频环流输入滤波器，得到第一基频环流分量和第二基频环流分量。

7、在一种可选的实施方式中，滤波器的传递函数为：

8、

9、其中，gnf(s)为滤波器的传递函数的输出，k为增益，s为自变量，ω为角速度。

10、在一种可选的实施方式中，获取基频环流，包括：通过第二带通滤波器获取基频环流。

11、在一种可选的实施方式中，第二带通滤波器的传递函数为：

12、

13、其中，gbpf2(s)为第二带通滤波器的传递函数的输出，k为增益，s为自变量，ω为角速度。

14、在一种可选的实施方式中，对基频环流进行加权处理，得到第一加权基频环流和第二加权基频环流，包括：将基频环流分别乘以第一加权值和第二加权值，得到第一加权基频环流和第二加权基频环流。

15、在一种可选的实施方式中，第一关系式为：

16、

17、其中，ujz_f_d为第一电压波动分量，ujz_f_q为第二电压波动分量，l为电感，ijz_f_d为第一基频环流分量，ijz_f_q为第二基频环流分量，ω为角速度。

18、在一种可选的实施方式中，根据第一电压波动分量和第二电压波动分量计算第一修正值，包括：将第一电压波动分量和第二电压波动分量输入至第二关系式中，得到第二修正值，第二关系式用于表征第二修正值和第一电压波动分量和第二电压波动分量的关系。

19、有益效果：得到第一电压波动分量和第二电压波动分量后，将第一电压波动分量和第二电压波动分量输入至第二关系式中，以计算第二修正值。

20、在一种可选的实施方式中，第二关系式为：

21、

22、其中，δujz_f为第二修正值，ujz_f_d为第一电压波动分量，ujz_f_q为第二电压波动分量，ω为角速度，t为时间。

23、第二方面，本发明提供了一种基于分层复合控制的环流抑制装置，该装置包括：第一运行模块，用于根据准比例谐振控制方法获取第一修正值，将第一修正值叠加到调制波上，以使模块化多电平变换器根据第一调制波运行，第一调制波用于抑制二倍频环流，即根据准比例谐振控制方法对二倍频环流进行抑制。获取模块，用于获取故障相中的基频环流的第一基频环流分量和第二基频环流分量，第一基频环流分量为基频环流在d轴的分量，第二基频环流分量为基频环流在q轴的分量；电压波动分量计算模块，用于将第一基频环流分量和第二基频环流分量输入至第一关系式中，得到第一电压波动分量和第二电压波动分量，第一关系式用于表征基频环流和电压波动量在dq坐标系中的关系，第一电压波动分量为电压波动量在d轴的分量，第二电压波动分量为电压波动量在q轴的分量；修正值计算模块，用于根据第一电压波动分量和第二电压波动分量计算第二修正值；第二运行模块，用于将第二修正值叠加到第一调制波上，以使模块化多电平变换器根据第二调制波运行，第二调制波用于抑制基频环流和二倍频环流。

24、有益效果：本发明实施例中，第一运行模块，用于根据准比例谐振控制方法获取第一修正值，将第一修正值叠加到调制波上，以使模块化多电平变换器根据第一调制波运行，第一调制波用于抑制二倍频环流；获取模块获取故障相中的基频环流的第一基频环流分量和第二基频环流分量，第一基频环流分量为基频环流在d轴的分量，第二基频环流分量为基频环流在q轴的分量，在模块化多电平变换器中子模块故障时，模块化多电平变换器不对称运行，此时，基频环流出现，影响模块化多电平变换器稳定运行，本发明实施例通过虚拟同步旋转坐标变换，也就转化到dq坐标系下进行处理，实现对子模块故障相基频环流的独立获取。本发明实施例对于基频环流的抑制与相关技术相比，既可实现对二倍频环流进行抑制，也可实现对基频环流的抑制，无需对多种不同倍频次的谐振控制器的进行并联使用，降低了系统设计的复杂度，无需提升子模块的运行电压，降低了对器件应力的要求，并且无需得知子模块的具体故障数目信息，降低了控制系统的通信负担。

25、在一种可选的实施方式中，获取模块，用于获取故障相中的基频环流的第一基频环流分量和第二基频环流分量，包括：获取单元，用于获取基频环流；加权处理单元，用于对基频环流进行加权处理，得到第一加权基频环流和第二加权基频环流；滤波器处理单元，用于将第一加权基频环流和第二加权基频环流输入滤波器，得到第一基频环流分量和第二基频环流分量。

26、在一种可选的实施方式中，获取单元，包括：第二带通滤波器子单元，用于通过第二带通滤波器获取所述基频环流。

27、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于分层复合控制的环流抑制方法。

28、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于分层复合控制的环流抑制方法。