基于MMC-UPFC的双环解耦控制研究

李又丰，马志鹏

(黑龙江科技大学电气与控制工程学院 ，黑龙江哈尔滨，150022)

0 引言

随着经济的快速发展，电力需求逐渐增加。为了提高其性能，柔性交流输电系统（FACTS）装置在电力系统中得到了广泛的应用。作为FACTS器件， UPFC可以调整并联补偿、串联补偿、相移和电压调节等，提高电网的功率传输能力和稳定性[1]。

UPFC由并和串联电压源变换器组成。并联侧可与交流系统交换无功功率，实现交流电压调节。同时，与电网交换有功，以保持直流电压恒定。串联变换器通过调整注入电压和相位来调节。MMC作为一种多电平结构，为高压大容量提供了新的机遇。其模块化结构，是大容量UPFC的理想拓扑。因此，本文对MMC-UPFC进行了研究。

1 MMC-UPFC的拓扑与工作原理

MMC-UPFC的基本结构如图1[2]。由两个背靠背的MMC组成，分别通过并联和串联变压器与交流系统相连。MMC的拓扑如图2所示。在紧急情况下，采用可控硅旁路开关(TBS)快速切断，对整个装置起到保护。这种结构构成了一个理想的交-交功率变换器，使两个变换器间的有功双向流动，每个变换器都独立地产生或吸收无功。并联侧的功能：一是有功调节。提供串联侧所需的有功，使直流母线电压稳定。二是提供独立的无功补偿。串联侧的功能是控制注入系统的电压的幅值和相位来控制传输线的功率流。

图1 MMC-UPFC系统拓扑

MMC-UPFC可根据设备的电压和容量，灵活配置。通过相应的调制，可以在开关频率不高时，有效地降低输出的谐波。

图2 MMC电路拓扑图

2 MMC-UPFC的数学模型

2.1 MMC数学模型

根据图2，本研究采用MMC平均模型。……