MMC多入多出阻抗及其在不对称小扰动稳定分析中的应用

作者：宗皓翔; 张琛; 吕敬; 蔡旭

来源：中国电机工程学报, 2021, 1-17.

• 模块化多电平换流器
• 多入多出阻抗模型
• 不对称
• 对角占优
• 降维模型

近年来，阻抗法在模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter，MMC）的对称工况小扰动稳定评估中得到了广泛应用，主要采用考虑一对频率耦合的2×2阻抗模型。然而，实际运行中的MMC存在诸多不对称工况，例如桥臂参数差异、电网不平衡、动态负荷等。如何应用阻抗法对上述情况进行小扰动稳定评估却鲜有文章探讨，主要难点在于：1)多频耦合及序耦合的精确刻画；2)高阶阻抗模型的合理降维。区别于对称工况下MMC交流侧仅存在一对频率耦合，不对称工况将会导致多频耦合及序耦合，为此，有必要开发多入多出阻抗模型以考虑这些耦合项的影响。同时，为了兼顾工程实用性，需结合实际不对称场景的特征，研究多入多出阻抗模型的降维方法。因此，本文主要探讨了MMC多入多出阻抗的建模及其降维方法，具体为：基于分块对角占优理论，定量评估并提取多入多出阻抗矩阵的主导元素；根据主导元素的分布，给出系统不对称强度的量化方法，分别形成对应强/弱不对称度的复向量域（α±jβ和d±jq）降维阻抗模型。应用所得降维模型对典型的实际不对称案例进行小扰动稳定评估，结果验证了所提降维方法的正确性，其不仅大大降低了阻抗法在不对称小扰动稳定评估中的复杂度，还能够满足分析精度的需求，具有广阔的应用前景。

• 单位
  上海交通大学; 电力传输与功率变换控制教育部重点实验室