电网不平衡下基于SOGI的MMC环流抑制策略

周诗丁; 王顺亮; 张英敏; 马俊鹏; 冯麟; 单鹏

doi:10.15961/j.jsuese.202200305

工程科学与技术 ›› 2023, Vol. 55 ›› Issue (01) : 59 -69. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200305

电网不平衡下基于SOGI的MMC环流抑制策略

周诗丁, 王顺亮, 张英敏, 马俊鹏, 冯麟, 单鹏

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摘要

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的设计和分析通常是在电网平衡下进行，但在实际运行中交流电网是不平衡。电网不平衡将导致MMC桥臂环流的直流分量不再相等，含有2倍频的正序、负序和零序分量，使系统损耗增加，影响系统性能。首先，本文根据MMC的数学模型和相单元的瞬时功率分析环流的产生机理，得到电网不平衡时环流各分量的等效电路。然后，提出一种电网不平衡下基于二阶广义积分器（second order generalized integrator,SOGI）的环流抑制策略，该策略将三相环流中2次谐波分量与不相等的直流分量分离后单独抑制，采用比例积分（proportional integral,PI）控制经SOGI提取桥臂环流的正序、负序2倍频分量，采用准比例谐振（proportional resonant,PR）控制环流的零序2倍频分量。最后，在PSCAD/EMTDC平台中搭建217电平的MMC系统模型，将本文所提环流抑制策略与传统环流抑制策略、采用准比例谐振器控制环流抑制策略和采用比例积分谐振（proportional integral resonant,PIR）控制环流抑制策略进行仿真实验对比。实验结果表明：在单相非金属接地故障时，与其他3种环流抑制策略作对比，本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.000 6 kA，将谐波畸变率降低到0.03%，表明所提策略的优越性；同时在两相非金属接地故障时，本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.003 9 kA，谐波畸变率降低到0.22%。仿真实验结果验证了本文方法的有效性。