本發(fā)明涉及供配電控制系統(tǒng)的，具體涉及基于三相mmc整流控制的柔性交流供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、模塊化多電平換流器?(modular?multilevel?converter,?mmc)由多個結(jié)構(gòu)相同的子模塊(sub-module,?sm)級聯(lián)構(gòu)成。子模塊的結(jié)構(gòu)可以分為半h橋型、全h橋型和雙箝位型子模塊型三種。模塊化多電平換流器(modular?multilevel?converter?mmc)已經(jīng)展現(xiàn)出極其重要的工程應(yīng)用前景。

2、到目前為止，已經(jīng)有許多學(xué)者針對換流器級控制進(jìn)行了研究，主要可以分為經(jīng)典控制和解耦控制兩類。其中，經(jīng)典的mmc換流器級控制繼承自兩電平電壓源型換流器的控制，與兩電平電壓源型換流器的控制基本相同。經(jīng)典的換流器級控制的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單、易于理解、易于從兩電平換流器的控制器繼承；缺點(diǎn)是電流控制效果（尤其是快速性方面）不如解耦控制更好。解耦控制是專門針對mmc的一種控制方法?；诮怦羁刂评碚?，交流電流和直流電流可以不被交直流功率耦合在一起，從而實(shí)現(xiàn)解耦，電流控制效果得到大幅提升。但是，解耦控制的實(shí)現(xiàn)過程更加復(fù)雜。

3、隨著柔性直流輸電不斷向著高電壓、大容量方向發(fā)展，mmc橋臂中通常需要數(shù)百個子模塊級聯(lián)。因此，在對mmc進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真時(shí)，必須設(shè)置較短的仿真步長，否則將嚴(yán)重影響仿真精度。每一個仿真步長內(nèi)都有大量開關(guān)器件導(dǎo)通狀態(tài)發(fā)生變化，這將使得mmc系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣在每一個仿真步長中都需要重新求逆，也即不斷地對超高階矩陣求逆將使得大規(guī)模mmc的仿真速度極其緩慢。

4、現(xiàn)有技術(shù)中公開了相關(guān)技術(shù)：

5、公開號為cn116245502a的中國專利公開了一種基于數(shù)字孿生的變壓器設(shè)備虛實(shí)交互運(yùn)檢方法和系統(tǒng)；具體公開了：包括設(shè)置變壓器的運(yùn)行監(jiān)控時(shí)段，并在所述運(yùn)行監(jiān)控時(shí)段中實(shí)時(shí)獲取所述變壓器的運(yùn)行參數(shù)；根據(jù)所述變壓器在每個運(yùn)行監(jiān)控時(shí)段中的運(yùn)行參數(shù)獲取每個運(yùn)行監(jiān)控時(shí)段對應(yīng)的數(shù)字孿生模型；根據(jù)所述數(shù)字孿生模型控制自動運(yùn)檢設(shè)備對變壓器進(jìn)行實(shí)際運(yùn)檢。

6、公開號為cn116805850a的中國專利公開了一種基于數(shù)字孿生模型的三相永磁同步電機(jī)參數(shù)估計(jì)方法；具體公開了：建立三相兩電平逆變器、永磁同步電機(jī)、控制器的閉環(huán)數(shù)學(xué)模型；然后利用實(shí)驗(yàn)平臺傳感器數(shù)據(jù)，以智能算法為橋梁，不斷迭代尋優(yōu)關(guān)鍵參數(shù)，當(dāng)所建立模型輸出與實(shí)際物理電路輸出一致時(shí)，三相逆變器驅(qū)動永磁同步電機(jī)的閉環(huán)系統(tǒng)數(shù)字孿生模型得以建立。

7、公開號為cn116995642a的中國專利公開了一種三相供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量分析系統(tǒng)及方法；具體公開了：電流和電壓失真的各種模式和條件下對三相供電系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模，通過模擬和識別復(fù)雜離散信號的數(shù)據(jù)，記錄eec參數(shù)與所需值的偏差，用于特定三相供電系統(tǒng)，以確定其電流和電壓失真的程度和來源。

8、然而：上述現(xiàn)有技術(shù)仍然存在以下問題：

9、現(xiàn)有技術(shù)中對于mmc系統(tǒng)的仿真較為復(fù)雜，通常會涉及對多模塊的聯(lián)合控制，但是在實(shí)際模擬和控制的過程中，當(dāng)多個模塊都接收到控制指令時(shí)，會應(yīng)付相互的關(guān)聯(lián)響應(yīng)，造成響應(yīng)更為復(fù)雜，甚至可能出現(xiàn)系統(tǒng)響應(yīng)越來越大，最終無法收斂的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提出：

2、一種基于三相mmc整流控制的柔性交流供電方法，包括以下步驟：

3、s1、建立數(shù)字孿生模型：針對真實(shí)柔性交流供電系統(tǒng)建立數(shù)字孿生模型；

4、s2、建立多階回歸擬合函數(shù)：對數(shù)字孿生模型的輸入輸出響應(yīng)建立多階回歸擬合函數(shù)，所述多階回歸擬合函數(shù)在形式上滿足：

5、；

6、其中，為階回歸擬合函數(shù)，是擬合系數(shù)，是輸入量，，表示輸入量的階次；

7、s3、確定邊界條件：根據(jù)供電參數(shù)的許可范圍，確定邊界條件 b；

8、s4、確定輸入電參數(shù)區(qū)間：根據(jù)輸入電的參數(shù)范圍和波動，設(shè)定安全系數(shù) s；確定輸入電參數(shù)區(qū)間；

9、；

10、其中，是輸入電參數(shù)區(qū)間，是輸入電參數(shù)的最小值，是輸入電參數(shù)的最大值，是輸入電的標(biāo)稱值，是輸入電參數(shù)的波動范圍， s是安全系數(shù)；

11、s5、仿真模擬：在數(shù)字孿生模型內(nèi)進(jìn)行仿真模擬，確定引起超邊界響應(yīng)的模擬輸入量，仿真模擬超邊界響應(yīng)滿足：

12、；

13、其中，表示第 k個引起超邊界響應(yīng)的模擬輸入量；表示以 i為輸入量的 n階回歸擬合函數(shù)的輸出值超出邊界條件 b的情況；

14、s6、子模塊控制解耦：確定出現(xiàn)超邊界響應(yīng)時(shí)各子模塊的正負(fù)響應(yīng)趨勢強(qiáng)度，滿足：

15、；

16、其中，表示出現(xiàn)超邊界響應(yīng)時(shí)各子模塊的正負(fù)響應(yīng)趨勢強(qiáng)度，數(shù)值上等于以 i為輸入量的 n階回歸擬合函數(shù)相對于子模塊的輸入分量的偏微分函數(shù)的絕對值；表示序號為的子模塊的輸入分量；

17、s7、確定最大關(guān)聯(lián)子模塊：根據(jù)在超邊界響應(yīng)的情況下，各子模塊的正負(fù)響應(yīng)趨勢強(qiáng)度的數(shù)值大小，確定響應(yīng)數(shù)值最大的子模塊，作為最大關(guān)聯(lián)子模塊，滿足：

18、；

19、其中，表示對由組成的集合取最大值，表示在超邊界響應(yīng)的情況下序號為 k的子模塊的正負(fù)響應(yīng)趨勢強(qiáng)度；最大關(guān)聯(lián)子模塊具有最大正負(fù)響應(yīng)趨勢強(qiáng)度；

20、s8、系統(tǒng)整體控制：建立最大關(guān)聯(lián)子模塊集合，監(jiān)控真實(shí)柔性交流供電系統(tǒng)的輸出量，當(dāng)出現(xiàn)超邊界響應(yīng)時(shí)，調(diào)取實(shí)時(shí)輸入量，選擇與實(shí)時(shí)輸入量最相近的模擬輸入量，基于模擬輸入量從最大關(guān)聯(lián)子模塊集合中確定最大關(guān)聯(lián)子模塊，對于進(jìn)行抑制控制，使輸出量落回邊界條件以內(nèi)。

21、進(jìn)一步的，步驟s1具體為：針對真實(shí)柔性交流供電系統(tǒng)設(shè)立中央模擬單元，基于供電系統(tǒng)的參數(shù)要求，基于各子模塊的電性連接關(guān)系和各子模塊的固有響應(yīng)特性，并建立數(shù)字孿生模型。

22、進(jìn)一步的，步驟s3中，根據(jù)各供電參數(shù)所規(guī)定的許可范圍，確定邊界條件；根據(jù)輸入電的參數(shù)范圍和波動，擴(kuò)大一定的安全系數(shù)后確定輸入電參數(shù)區(qū)間，滿足： s＞1。

23、進(jìn)一步的，步驟s5中，基于邊界條件和輸入?yún)^(qū)間，在數(shù)字孿生模型內(nèi)進(jìn)行仿真模擬，確定引起超出邊界條件的輸入電參數(shù)區(qū)間，所述超邊界響應(yīng)是指在某個輸出量下數(shù)字孿生模型的輸出量出現(xiàn)超邊界的事件。

24、進(jìn)一步的，針對不同的輸入，確定出現(xiàn)超邊界響應(yīng)時(shí)，各子模塊的正負(fù)響應(yīng)強(qiáng)度，確定最大關(guān)聯(lián)子模塊，完成針對不同超邊界響應(yīng)的事件的控制解耦。

25、進(jìn)一步的，針對最大關(guān)聯(lián)子模塊中，引起超邊界響應(yīng)的功能進(jìn)行二次優(yōu)化，添加壓制子模塊，實(shí)現(xiàn)超邊界響應(yīng)的壓制，使該最大關(guān)聯(lián)子模塊在輸入電參數(shù)區(qū)間內(nèi)不會引發(fā)超邊界響應(yīng)，進(jìn)而完成供電系統(tǒng)的收斂化架構(gòu)。

26、本發(fā)明還提供了一種基于三相mmc整流控制的柔性交流供電系統(tǒng)，用于執(zhí)行所述的一種基于三相mmc整流控制的柔性交流供電方法，其特征在于，包括：數(shù)字孿生模塊，所述數(shù)字孿生模塊用于針對真實(shí)柔性交流供電系統(tǒng)建立數(shù)字孿生模型；擬合模塊，所述擬合模塊用于對數(shù)字孿生模型的輸入輸出響應(yīng)建立多階回歸擬合函數(shù)；中央模擬模塊，所述中央模擬模塊用于對所述數(shù)字孿生模型進(jìn)行仿真模擬；壓制仿真模塊，所述壓制仿真模塊用于在所述數(shù)字孿生模為最大關(guān)聯(lián)子模塊添加數(shù)字孿生的壓制子模塊，并調(diào)用中央模擬模塊進(jìn)行仿真模擬，以確定數(shù)字孿生的壓制子模塊的有效性。

27、本發(fā)明的有益效果為：

28、（1）本發(fā)明針對真實(shí)柔性交流供電系統(tǒng)建立數(shù)字孿生模型，采用多階函數(shù)作為數(shù)學(xué)模型的形式表達(dá)式，可以在不同階次下對數(shù)字模型的響應(yīng)特性進(jìn)行充分?jǐn)M合，同時(shí)，未使用指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)等非線性項(xiàng)，極大地較少了擬合計(jì)算量，提高了擬合效率。

29、（2）本發(fā)明針對不同輸入下引發(fā)地超邊界響應(yīng)，通過偏微分方程地形式確定波動最大的子模塊，這樣，可以確定在各種超邊界響應(yīng)事件下，與超邊界事件關(guān)聯(lián)性最大的子模塊，在壓制控制中，可以單獨(dú)或主要對最大關(guān)聯(lián)子模塊進(jìn)行控制，從而減小了對其他子模塊的影響，降低了系統(tǒng)波動或失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。