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基于虚拟阻抗与无源反步控制的MMC-BESS环流抑制策略
基于虚拟阻抗与无源反步控制的MMC-BESS环路抑制策略
摘要：
随着可再生能源的快速发展，电力系统中电力质量问题日益凸显。特别是在多端直流输电系统中，由于电力电子设备的存在，可能导致电压波动和谐波等问题，严重影响电力系统的稳定运行。因此，需要对这些问题进行有效的抑制。本文提出了一种基于虚拟阻抗与无源反步控制的MMC-BESS环路抑制策略，以解决多端直流输电中的环路电流问题。该策略能够有效减小环路电流的功率损耗，提高输电系统的电力质量。通过建立MMC-BESS模型，设计了虚拟阻抗和无源反步控制器，实现了环路电流的精确抑制。
关键词：虚拟阻抗；无源反步控制；MMC-BESS；环路抑制
1.引言
多端直流输电技术由于其高效性和灵活性被广泛应用于电力系统中。然而，电力电子设备的存在可能导致多种电力质量问题，如电压波动、谐波等。特别是在MMC-BESS系统中，由于其较高的电流和电压水平，环路电流的存在会导致能量的损耗和系统的不稳定。因此，需要对环路电流进行抑制，提高系统的稳定性和电力质量。
2.相关工作
目前，环路电流的抑制策略主要有直接抑制法、滑模变结构法和虚拟阻抗法等。直接抑制法通过外部补偿器直接改变环路电流的幅值和相位，但存在响应速度慢、调节精度低等问题。滑模变结构法通过设计滑模控制器实现环路电流的抑制，但需要精确的参数调节，对系统的稳定性具有一定要求。虚拟阻抗法通过引入虚拟阻抗器来抑制环路电流，具有简单、有效的特点。
3.MMC-BESS系统建模
本文建立了MMC-BESS系统的数学模型，包括MMC模型、BESS模型和外部电网模型。MMC模型采用dq坐标系下的动态方程描述，BESS模型基于电容器状态方程和电池状态方程，外部电网模型考虑了电网电压波动。根据模型，设计了虚拟阻抗和无源反步控制器。
4.虚拟阻抗与无源反步控制策略
通过添加虚拟阻抗对MMC-BESS系统进行改进，使其具有环路电流的减小能力。虚拟阻抗的大小和相位可以根据需要进行调节。无源反步控制器通过对环路电流进行反馈控制，实现环路电流的精确抑制。
5.算例分析与仿真结果
通过Matlab/Simulink平台进行了算例分析与仿真验证。结果表明，基于虚拟阻抗与无源反步控制的MMC-BESS环路抑制策略能够有效减小环路电流的功率损耗，提高系统的稳定性和电力质量。
6.结论
本文提出了一种基于虚拟阻抗与无源反步控制的MMC-BESS环路抑制策略，通过改变虚拟阻抗的大小和相位，实现环路电流的抑制。仿真结果验证了该策略的有效性。未来可以进一步研究优化控制策略，提高系统的性能。
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