模塊化多電平變換器分數階PIl 環流抑制策略

鄭 征，李佩柯，李紹令，王肖帥，靳婷婷

模塊化多電平變換器分數階PI環流抑制策略

鄭 征，李佩柯，李紹令，王肖帥，靳婷婷

(河南理工大學電氣工程與自動化學院，河南 焦作 454000)

模塊化多電平變換器(modular multilevel converter, MMC)內部環流增加系統功率損耗，加劇橋臂電流畸變。針對傳統PI環流控制器存在魯棒性較差、控制精度有限等問題，將分數階PI控制器應用于MMC環流抑制。首先，對MMC工作特性進行分析，闡述環流產生機理。其次，研究分數階PI控制結構，并設計MMC分數階PI環流抑制策略。然后，采用經典頻域法優化分數階PI控制器參數，并對分別采用傳統PI和分數階PI控制器的系統環流控制性能進行對比分析。最后，在相同條件下，通過對采用上述兩種環流抑制策略的MMC系統，分別在電源擾動、直流側電壓階躍和三相不平衡工況下進行仿真研究。結果表明，分數階PI環流抑制器的抗電源擾動性和環流抑制能力均優于傳統PI環流抑制器，更適用于MMC此類的非線性系統的控制。

模塊化多電平變換器；環流抑制；分數階FO-PI

0 引言

模塊化多電平變換器(modular multilevel converter, MMC)采用多個相同子模塊級聯的工作結構，一方面，模塊化的設計可以方便地通過安裝冗余來提高變換器工作可靠性；另一方面，可提高變換器工作電壓等級[1-5]。目前，MMC型HVDC已成為高壓直流輸電的主要方式[6-9]。然而，在功率傳輸過程中，不斷地對子模塊電容進行充放電會造成子模塊電容電壓失衡和相間環流等問題[10-14]，本文主要針對環流問題進行研究。

為滿足對環流精確快速抑制，許多先進的控制算法應用于環流抑制[15-19]。……