模块化多电平柔性直流输电系统(modular multilevel converter based on high voltage direct current, MMC-HVDC)中桥臂子模块数多达数百个,对MMC-HVDC控制器的设计和硬件的要求带来了巨大挑战,因此减少排序复杂度对柔性直流输电系统至关重要。针对传统电容电压排序的问题,基于质因子分解思想,引入快速排序,提出了混合排序法,极大的降低了排序次数。证明了快速排序法的时间复杂度,推导出采用快速排序法时子模块分组数或个数应满足的条件,并推算出基于混合排序法的排序次数计算式。最后通过随机实验验证快速排序法的时间复杂度,并基于Maltab/Simulink搭建两端MMC-HVDC验证混合排序法均压控制策略的可靠性和有效性。
多端模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter,MMC)一直是柔性高压直流输电系统(High Voltage Direct Current,HVDC)工程应用的重要部分,因此对其控制策略的研究很有实际意义。文章基于三相静止坐标系下MMC的数学模型,建立了dq旋转坐标系下的数学模型,根据瞬时功率理论设计出外环功率和内环电流的MMC-HVDC系统控制器。针对传统电容电压平衡策略的问题,从减少开关频率的角度提出了改进型的子模块电容均压方式。由于文章中真模型中相单元子模块过多,为使系统更稳定可靠运行采用了最近电平逼近策略(Nearest Level Modulation,NLM)。最后在Matlab/Simulink仿真软件中搭建89电平双端有源MMC-HVDC系统模型,从改变控制器参考值、有功功率反转等角度对控制系统进行仿真分析对比,验证了MMC-HVDC系统控制器的可靠性和稳定性。
