模块化多电平换流器桥臂电抗器参数设计方法

作为模块化多电平换流器(MMC)的重要组成部分,位于换流器桥臂的桥臂电抗器能够起到抑制换流器输出电流谐波以及限制暂态和故障电流的作用,其电感值的选取对于MMC的运行特性极为关键。文中提出了一种能够抑制交流侧电流波动量的桥臂电抗器值的设计方法。通过对MMC拓扑结构和工作原理的分析,对桥臂电抗器进行了简化等效,详细推导了等效电感值与交流侧电流波动量之间的关系,得出了一定交流侧电流波动量条件下的等效电抗器最小值的四阶方程,并利用MATLAB对方程求解,最终得到对应的桥臂电抗器值的下限值。在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建了双端21电平MMC直流输电系统模型,对设计方法的可行性和准确性进行了验证。仿真结果表明,设计的桥臂电抗器能够有效抑制交流谐波电流,且计算值与实验值基本吻合。     

模块化多电平换流器桥臂电流直接控制方案

通过分析模块化多电平换流器(MMC)拓扑结构,提出一种MMC桥臂电流直接控制方案,该方案对MMC上/下桥臂电流实施独立控制.建立了MMC系统小信号传递函数模型,对桥臂电流反馈控制策略进行了分析与设计.以MMC并网逆变器为例,结合多层次电容电压平衡控制策略,得到了基于桥臂电流内环控制的MMC综合控制方案,以实现网侧电流控制及电容电压平衡控制.仿真结果表明,所提出的MMC桥臂电流直接控制方案具有优良的动静态特性,并能有效抑制三相内部环流,验证了该方案的可行性和有效性.     

模块化多电平换流器分桥臂电流控制策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)电流控制系统大多基于d-q旋转坐标系,并将MMC上、下桥臂当成整体进行控制。为此,提出了MMC分桥臂电流控制策略。推导MMC单桥臂的开关周期平均值模型及小信号模型,并在此基础上设计桥臂电流闭环控制系统。该策略不仅能灵活控制MMC的交流输出电流和直流电流,而且能抑制上、下桥臂间的交流环流。算例结果证明了该策略的有效性。     

基于桥臂电流直接控制的模块化多电平换流器控制策略

提出一种基于桥臂电流直接控制的模块化多电平换流器控制策略,以实现对交流侧电流、直流侧电流以及内部环流的控制。通过理论分析,得到上、下桥臂传输功率与桥臂电流的关系;设计了上、下桥臂独立控制的内外环控制系统,分别对换流器三相桥臂电流进行dq变换,得到上、下桥臂各相电流的指令值;附加桥臂电流环流抑制器,以实现换流器有功、无功控制量闭环控制。在31电平柔性直流输电实验平台上对所提的控制策略进行验证,结果表明其具有精度较高、高效抑制换流器桥臂环流等优点。     

采用桥臂电抗器耦合的MMC直流侧故障过电流抑制新方法

针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)直流侧发生短路故障时换流站闭锁前桥臂过电流的抑制问题,提出了一种采用桥臂电抗器耦合的过电流抑制新方法。该方法不仅有效抑制故障电流,还能够改善系统的稳态运行。首先建立了采用桥臂电抗器耦合的MMC拓扑,阐明桥臂电抗器耦合原理。然后对该系统直流侧故障过电流进行分析,继而选取最佳的耦合系数。最后在Matlab中搭建了双端31电平系统仿真模型,分别在正常运行和故障两个阶段,将采用普通电抗器与采用耦合电抗器的系统各参数进行对比。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

模块化多电平换流器子模块级联数量优化设计方法

针对模块化多电平换流器(MMC)直流电压等级可能会与交流侧电网电压等级不匹配的问题,提出了一种桥臂级联子模块数量的优化设计方法.通过该方法,可以在换流器直流侧电压和交流侧电压不匹配时直接将换流器接入较低电压等级的交流电网,减少桥臂所需的子模块级联数目,同时避免使用交流变压器,以降低换流站成本和占地.通过设计实例说明了所述方法所带来的优势,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了采用所提出优化设计方法时的MMC在调制方法和电压平衡控制策略上的可行性.     

模块化多电平换流器直流输电控制策略

模块化多电平换流器高压直流输电(MMC-HVDC)系统的控制策略及电流内环控制器对其故障时的运行特性有着重要影响。设计了电网电压不平衡下负序电流抑制策略和对应的限流环节。为解决正负双序同步旋转坐标下电流序分量分解和控制器较多问题,构建了基于比例积分和谐振控制的混合电流矢量控制。此外为降低桥臂环流对系统运行的影响,在分析桥臂电流构成成分的基础上,针对环流序分量2倍频特点设计了桥臂环流抑制器。仿真结果表明混合电流矢量控制能够实现直流和2倍频交流电流信号的统一控制,达到了负序电流和桥臂环流的抑制效果。     

模块化多电平换流器不对称桥臂的环流稳态分析

在模块化多电平换流器(MMC)上下桥臂的电阻、电感不对称情况下,其桥臂环流的主要成分不再仅包括直流量和2次分量,因此有必要对此时的MMC桥臂环流进行定量研究。通过悬浮电容电压的变化规律,从时域角度构建描述环流特征的二阶微分方程。在稳态情况下忽略微分方程的通解,通过近似处理方法求得微分方程的特解,该特解可以有效地描述环流的稳态特性,即此时环流的主要成分为直流分量、1次分量和2次分量,还给出了此时环流的稳态表达式。通过MATLAB/Simulink平台搭建了仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性和有效性。     

模块化多电平换流器无环流仿真模型

为简化仿真控制策略和提高仿真效率,对桥臂环流抑制功能投入的模块化多电平换流器(MMC)进行整体建模,提出一种无环流仿真模型。首先分析了MMC单个子模块工作的电气特性,然后以此为基础推导出换流器相单元电容电压之和与交、直流侧电气量的关系,最后对三相相单元进行整体建模得到反映换流器外特性的仿真模型。在M ATLAB中利用模型搭建柔性直流输电系统并对各种运行工况进行仿真,其仿真结果与基于RTDS详细模型仿真结果一致,充分说明了本文模型的可行性与准确性。该模型适用于仅关注换流器外特性的场合,具有仿真速度快、仿真精度高、适用性广的特点。     

采用桥臂电抗投切控制的MMC降电容运行方法

随着柔性直流输电技术的发展,换流阀轻型化的需求日益迫切,对子模块电容电压纹波幅值的要求决定了电容值的降低比较困难,是影响换流阀轻型化的关键因素之一。根据基频、二倍频分量在子模块电容电压波动中占主导的特点,提出一种通过控制桥臂电抗值的方式降低子模块电容电压波动的策略。设计了桥臂电抗投切电路和投切控制策略,并从数学原理上对比分析了所提策略与现有环流抑制控制策略的不同之处与优势。在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建了双端直流输电模型,验证了所提降容策略的有效性。最后从经济性角度对所提策略及现有环流抑制策略进行了对比分析,表明所提策略具有良好的经济性。     

MMC换流器桥臂电感短路故障特性研究

在以MMC为核心构建的高压直流输电系统中,因桥臂电感过热或过流等造成的短路故障会破坏系统的稳定运行。本文对MMC的单相上桥臂电感短路故障进行数学建模,推导故障后的MMC环流、传输功率、直流侧电压和直流侧电流等变量的解析表达式,并利用Matlab/Simulink仿真试验进行了验证。进而比较3种桥臂电感短路故障的特性,指出故障主要表现为直流侧电压和电流的轻微振荡、MMC环流的剧烈振荡和传输功率的轻微震荡。     

基于三相桥臂坐标的SVPWM过调制方法

讨论了一种新型的SVPWM过调制方法,并对其过调制性能及谐波成分进行了分析。首先,对经典SVPWM技术进行了分析,探讨了常规过调制策略的实质。其次,引入了新的三相桥臂坐标,在该坐标下将现有的SVPWM的串行合成时间关系推导为并行。最后,给出了线性调制和过调制统一的求解模型,避免了现有过调制算法中控制角和保持角的计算。新方法取消了扇区的概念并简化了计算,可实现从线性调制到六阶梯模式的连续平滑调制。文中介绍了该过调制算法的基本原理,进行了仿真和实验。结果表明,该方法在线性调制和六阶梯模式下调制效果与经典SVPWM方法相当;而过调制区,其输出PWM波形的THD明显小于常规过调制方法。     

模态分析在母线桥减振方法研究中的应用

以某型号母线桥为例,利用大型有限元工程分析软件ANSYS建立低压三相母线系统的三维有限元模型,计算了两种不同连接方式下母线桥系统的固有频率和相应振型,确定了母线桥系统中主要振源的部位.在此基础上,提出两种改进结构并分别进行了模态分析.模态计算和噪声测量结果表明改进结构能有效的提高结构刚度,控制工作噪声.     

飞机撞击反应堆安全壳的有限元分析

为提高核电厂抵抗飞机蓄意撞击的能力,应用经典显式非线性有限元动力程序LS-DYNA,并采用HAD101/04标准中提供的撞击荷载函数模拟分析飞机撞击反应堆安全壳外壳。混凝土和钢筋分别采用Johnson_Holmquist_Concrete、Plastic_Kinematic本构模型,模拟这2种材料在飞机撞击时产生的大应变、高应变率的非线性性能。计算结果表明,某反应堆安全壳完全有抵抗HAD101/04中波音707-320型飞机撞击的能力。     

反应堆压力容器接管三维有限元分析

反应堆压力容器接管在反应堆运行期间,要承受压力瞬态、温度瞬态、地震、热膨胀等各种载荷的作用。因此在结构设计过程中,需要对反应堆接管在各种裁荷组合作用下的应力进行分析。本文采用ANSYS程序完成了反应堆压力容器接管在各载荷作用下的三维应力和疲劳分析,并按照RCC—M规范的相关应力限值准则对计算结果进行了评定。评定结果表明接管应力满足RCC—M规范的要求。     

特高压柔性直流桥臂电抗器故障特性与保护策略仿真研究

基于乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程柳州换流站实际运维中遇到的桥臂电抗器异常情况,首先分析换流器桥臂中的二倍频环流与桥臂电抗器的关系,然后通过在PSCAD软件中建立仿真模型,仿真分析桥臂电抗器发生短路故障前后桥臂电流中二次谐波分量的变化情况,提出优化相关保护动作逻辑的解决方案,以辅助运行人员监视桥臂电抗器运行工况,避免桥臂电抗器短路时无异常告警或动作跳闸,导致故障进一步扩大.     

直线感应电机的有限元仿真与分析

分析了用于城市轨道交通的直线感应电机的结构特征及其等效电路,阐述了相关参数的计算方法,包括电机励磁电抗、效率、功率因素等,并应用Ansoft有限元软件,对一台直线感应电机样机进行了电磁分析。通过有限元仿真与分析,得出了电机内部电磁场的分布特点和规律,研究结果为直线感应电机电磁设计提供了理论基础。同时,仿真结果对今后电机控制系统的设计有着重要意义。     

两种常用橡胶本构模型的有限元分析及其仿真

在分析了3类常用橡胶材料本构模型的基础上,对两参数Mooney-Rivlin模型和3次Yeoh模型的材料参数进行了数学计算。采用MSC-Marc非线性有限元分析软件对三维哑铃状试样进行不同载荷水平下的单轴拉伸试验仿真,验证模型的适用性,为进一步研究打下理论基础。     

变压器绕组故障的有限元法分析

运用有限元进行仿真,可以得到故障时变压器一次绕组和二次绕组的一次电压、二次电压、一次电流、二次电流和环流。然后通过自制的变压器模型,用实验的方法得到与有限元法相对应的数据,并进行误差分析,从而最终验证了有限元法的可行性和准确性。