適用于模塊化多電平儲能變流器的分布式控制策略

王 帥, 荊 龍, 吳學智,2, 李金科, 武 文, 姜久春,2

(1. 北京交通大學國家能源主動配電網技術研發中心, 北京市 100044;2. 北京電動車輛協同創新中心, 北京交通大學, 北京市 100044)

0 引言

儲能系統作為交直流電網的中間環節,可以提高電網供電的可靠性,在必要時刻給予電網功率支撐[1-2]。模塊化多電平變流器(MMC)作為一種多電平的功率變換裝置,與電池結合可以組成新型儲能裝置,其模塊化結構可以使儲能電池運行在低電壓模式下,具有開關器件電壓應力小、諧波小、模塊化程度高、輸出電壓高、易于拓展、可靠性高等優點[3]。目前,模塊化多電平儲能變流器(MM-ESC)已經引起國內外研究人員的關注,相關研究包括應用于中低壓電網[4-5]、電動汽車充電站[6]、新能源發電[7]等領域,未來也適用于柔性直流輸電、柔性變電站等應用場合。

MMC一般由上百個子模塊組成,實現子模塊間的協調控制是MMC控制的關鍵。目前,MMC大多采用集中式控制架構:由中央控制單元(CCU)完成所有的算法控制、子模塊均衡、系統保護與冗余控制。該方法需要將所有的子模塊信息、橋臂電流、電網電壓電流、直流電壓電流以及故障保護信息上傳至中央控制器中,再由中央控制器向子模塊下發開關脈沖信號,不可避免地需要使用大量的高速輸入/輸出(I/O)通道以及性能極好的處理器進行運算處理。文獻[8]提出增加橋臂控制器的控制系統結構,由主控制器完成功率解耦控制,橋臂控制器完成最近電平逼近調制(NLM)的調制控制,在一定程度上可以有效減少光纖通道數,為緩解通信壓力提供了一種解決方案。……