基于MMC模块化多电平STATCOM的环流抑制均压控制策略研究

笔者对模块化多电平换流器(MMC)的运行特点进行分析研究,推导了基于MMC的静止无功补偿器(STATCOM)的数学模型。研究表明通过控制MMC桥臂的相内电流icirj可以实现对每个桥臂内电容总能量的控制,使MMC桥臂电容电压平衡。基于此理论,文中提出了一种带相内电流抑制控制器的均压控制方法,调制策略采用改进的载波移相调制策略(carrier phase shifted SPWM,CPS-SPWM),并在此基础上设计了基于MMC模块化多电平STATCOM的整体控制方案。仿真结果表明了文中理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

基于MMC拓扑STATCOM综合控制策略研究

针对基于模块化多电平变换器(Modular Multilever Converter,简称MMC)的静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,简称STATCOM)提出了一种综合控制策略。根据MMC-STATCOM在不同工作状态下的性能要求以及最近电平逼近调制(Nearest Level Modulation,简称NLM)和载波移相SPWM(Carrier Phase Shifted SPWM,简称CPS-SPWM)两种控制策略的不同特点,在不同工作阶段分别选择合适的控制策略。基于瞬时无功功率理论,通过在d轴和q轴上分别叠加有功分量和无功分量的方法,在恒频启动阶段采用最近电平逼近调制并在电压外环采用斜坡控制,实现子模块电容电压快速稳定上升,在稳态阶段采用载波移相SPWM的分级控制,实现稳态时系统具有较好的输出性能。最后,综合控制策略进行了实验验证。     

采用载波移相脉宽调制算法的模块化多电平逆变器研究

从模块化多电平逆变器的拓扑结构和工作原理入手,建立MMC的等效数学模型,介绍了载波移相正弦脉宽调制策略应用于MMC的实现方法,讨论了两种不同的电容电压控制策略,并在MATLAB/Simulink中对基于CPS SPWM调制策略的MMC逆变系统进行建模仿真,对比分析了阻感负载下电压闭环均衡策略和电压排序均衡策略的控制效果,验证了CPS SPWM调制策略应用于MMC的优点。     

模块组合多电平变换器的脉冲调制方案对比

主要分析了模块组合多电平变换器的拓扑结构和工作原理,根据实际需要分析了模块组合多电平变换器各功率模块的SPWM脉冲的时序,基于现有的MMC样机和控制系统提出了两种SPWM脉冲调制方案,即载波移相方案和脉冲移相方案.本文详细分析了两种脉冲调制方案的原理,并进行了基于QuartusⅡ软件的仿真和样机实验研究.实验结果表明:...     

基于载波移相的MMC控制策略研究及仿真

模块化多电平变换器(MMC)是一种结构独特的多电平变换器,相对于传统多电平变换器,其结构简单且高度模块化、输出灵活、谐波畸变率较小,因此成为大电压高功率场合的研究热点。由于MMC的调制技术和电容电压均衡是其稳定运行的基础和关键,因此研究分析了MMC的拓扑结构和工作原理,学习了载波移相调制技术(Carrier Phase-Shifted SPWM,CPS-SPWM)的原理,并提出将载波移相调制和子模块电压均衡控制相结合的控制策略。在Matlab/Simulink里搭建了基于载波移相调制和子模块电容电压均衡控制的三相MMC仿真模型,结果验证了研究提出的控制策略在MMC中等效开关频率较高,输出电压谐波特性良好,可以很好地控制电容电压波动,是一种适合MMC的控制策略。     

基于六阶动态模型的MMC多回路控制策略

针对负载和模块化多电平换流器(MMC)参数变化引起MMC输出电压不稳定问题,提出一种基于六阶动态模型的MMC多回路控制技术.首先建立了 MMC六阶动力学模型,基于此给出MMC有功功率和无功功率能力曲线;在此基础上,提出MMC三回路控制技术,即外部回路控制(OLC)、中央回路控制(CLC)和内部回路控制(ILC).其中,OLC基于无源控制理论设计,保证负载变化下的运行稳定性,CLC基于滑模控制理论设计,保证MMC参数变化情况下的动态稳定性;ILC根据实际运行状态实时提供OLC和CLC的电流参考值;理论证明3个控制环均具备Lyapunov稳定性.最后进行实验验证,结果表明所提MMC控制技术具有较强电压稳定能力.     

基于DSP与CPLD的三电平NPC逆变器载波调制方法研究

介绍了三电平中点箝位型(NPC)逆变器的特点与控制策略,给出了基于DSP与CPLD数字控制平台的三电平中点箝位型逆变器的系统设计方案,重点分析了SPWM控制原理,并通过实验验证了SPWM调制方法的特点。     

基于谐波状态空间的MMC小信号阻抗建模

模块化多电平变换器(MMC)的小信号阻抗建模是分析基于MMC的电力电子系统谐振和稳定性的关键.针对MMC阻抗建模中不能全面考虑桥臂电流和电容电压中稳态谐波分量的影响问题,引入谐波状态空间(HSS)建模方法来描述多谐波耦合特性.首先对基于HSS的MMC模型进行了介绍.随后在提出的MMC HSS模型的基础上,建立了MMC的小信号阻抗模型,该模型能够包含MMC内部的所有谐波,并全面考虑了交流电压闭环控制方案对其影响.提出的模型揭示了MMC内部动态特性和控制动态特性对MMC阻抗的影响.最后,通过仿真和实验对所提出的阻抗模型进行了验证.     

采用MMC变流器的VSC-HVDC系统故障态研究

在交流侧系统电压发生不对称故障时,对基于模块化多电平变流器(MMC)的轻型直流输电系统(VSC-HVDC)的控制进行了研究.基于MMC的系统数学模型,针对故障系统中存在零序电流通路的特点,提出了故障时的系统正负零序控制器.为在故障时尽量保持原有有功功率的传输,并保证故障电流满足系统安全运行的条件,提出了故障时的系统有功功率控制策略.通过仿真软件PSCAD/EMTDC验证了所提控制器和控制策略的有效性.     

基于FPGA的MMC建模与实时仿真

模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)每个桥臂上的级联子模块数量众多,系统仿真规模庞大,给实时仿真带来了巨大挑战.针对基于现场可编程门阵列FPGA(field-programmable gate array)的MMC实时仿真,首先提出了一种对桥臂采用戴维南等效外加电压补偿策略的MMC高效建模方法.进一步对所建立的MMC高效仿真模型提出了流水线技术与并行计算技术深度融合的硬件设计方法,有效提升了MMC的实时仿真效率.在基于FPGA的MMC实时仿真平台上对25电平双端MMC-HVDC系统进行了测试.结果表明,实时仿真器与PSCAD/EMTDC的仿真结果基本一致,验证了本文所提模型的正确性和硬件设计的仿真精度.