高压MMC变换器低频运行特性分析及控制方法

针对模块化多电平变流器(MMC)应用于6 k V/10 k V高压电力传动系统中存在低频电压波动问题。分析建立了MMC拓扑数学模型及其多电平工作机制,重点推导了各桥臂子模块电容电压波动规律,并指出MMC拓扑应用于高压风机、水泵等调速领域的可行性。在此基础上,提出了一种基于高压高频信号注入的MMC多电平变换器低频调制方法,搭建了1台3.2 k W的MMC实验样机进行方法的可行性与高效性验证,实验结果表明所提方法可以有效地降低MMC拓扑桥臂电容电压波动,提升MMC拓扑电机负载的低频段运行性能。     

一种四管动作的高压大功率三电平变流器双脉冲测试方法

多电平逆变器适用于高压大功率的应用场合,但其结构复杂,所需的功率开关器件众多,给电路的设计和性能测试带来很多新问题。为了测试各开关器件的电压电流应力、缓冲电路抑制电压尖峰的效果和层叠式复合母排的性能,该文针对一台高压大功率二极管箝位型三电平变流器,提出一种四管动作的双脉冲测试方法,该方法不同于用常规的斩波电路进行双脉冲测试,而是在实际装置中进行,能够模拟变流器正常工作时的所有换流模态,更真实地反映各功率开关器件的动态特性。若双脉冲的时序和脉宽设计不当,功率开关器件会出现非正常的换流模态和很大的关断过电压,过大的关断过电压可能导致器件失效。该文深入研究了产生过电压的原因并得出故障时封锁脉冲的时序。该文研究成果为二极管箝位型三电平全桥电路的测试提供了有效手段,对于设计可靠的三电平变流器具有理论和现实意义。     

T型三电平储能变流器控制策略的研究

大功率、轻量化、小型化是未来储能变流器系统(PCS)的发展方向,T型三电平拓扑结构在这方面有巨大优势。在分析T型三电平拓扑的基础上,采用比例积分(PI)控制与重复控制相结合的复合电流控制策略控制LCL滤波器,有效抑制了低次电流谐波的含量,提高了交流侧稳态电流质量。实验结果表明,系统稳定可靠,电流谐波得到抑制且电流动态响应速度快。     

混合型多电平变流器桥臂电容电压平衡的原理与控制

混合式多电平变流器(HMC)能够实现有功无功独立控制,在直流侧发生故障时,交流侧电流仍然可控,这对于构成直流电网有重要意义。文中研究了HMC的电压合成方法以及在静止同步补偿器(STATCOM)模式下和高压直流(HVDC)模式下的能量平衡原理。基于能量平衡的原理,提出了STATCOM模式下和HVDC模式下桥臂电容稳压控制方法,并提出了HVDC模式下桥臂电容稳压的具体实现方法。为了验证所提出的能量平衡原理及控制策略,根据仿真算例所提供的参数,搭建了端对端直流输电的PSCAD仿真模型,对HMC的启动充电、解锁、有功渐变和直流故障过程进行了仿真。仿真结果显示,HMC能够实现有功无功独立控制,能够隔离直流侧故障,所提出的能量平衡原理与控制方法能够实现桥臂电容的稳压控制。     

改进的STATCOM相内直流电容电压平衡控制策略

在三角形接线方式下,分析级联H桥变流器静止同步补偿器(STATCOM)直流侧电容电压稳态数学模型,重点研究电压内环对直流侧电容电压控制的影响。同时,分析不加电压内环与传统电压内环的控制策略。在此基础上,提出利用变流侧电流反馈来叠加误差信号,以实现每个H桥调制波微小的移相,省去了锁相环,算法简单易行。仿真实验证明:在STATCOM补偿无功与谐波电流时,该策略都能使各H桥直流侧电容电压达到很好的平衡,稳态误差小。最后,搭建了电压660V、容量300kvar的试验样机进行补偿特性分析,试验结果表明该策略的正确性与有效性。     

PWM变流器滑模变结构直接功率控制策略研究

在此研究了一种基于滑模变结构控制理论的三相PWM变流器直接功率控制方案,它利用滑模变结构控制系统具有良好的鲁棒性和动态响应性能等优点,克服了传统上PI控制算法的直接功率控制(DPC)系统抗扰能力差,参数整定复杂的缺点。在Matlab/Simulink环境中建立仿真模型,并做了相应的实验验证,仿真和实验结果一致,表明文中给出的控制策略是有效的。     

新能源直流微网的控制架构与层次划分

以新能源直流微网为研究对象,融合集中控制和分散控制特点,提出一种直流微网层次控制架构。根据直流微网的物理特性,将控制框架划分为变流器控制层、母线控制层和调度管理层。在变流器控制层,将各类变流器统一为终端控制型和母线控制型;在母线控制层,根据母线电压划分3种运行模式,以实现系统中各单元的自适应模式切换;在调度管理层,中央控制单元通过自上而下的决策仲裁机制,实现系统的整体优化。位于底层的变流器控制层通过分散自治控制保证系统的可靠性;处于顶部的调度管理层通过集中控制提升系统的灵活性;处于中间的母线电压控制层作为重要衔接,实现系统的能量流动和信息交互。最后,通过理论分析和实验测试,验证了所述控制策略的有效性。     

基于自然坐标与功率前馈的三相电压型PWM变流器控制

针对三相电压型PWM变流器控制系统,提出一种自然坐标与负载功率前馈控制方法。根据p-q理论在自然坐标下的表征,引入瞬时有功电压和瞬时无功电压的概念。从而基于电网电压定向的矢量控制策略引入PWM变流器的自然坐标控制方法,省去了电网相位检测和坐标系变换,降低控制复杂度。针对PWM变流器矢量控制下直流侧负载(包括有源负载和无源负载)功率波动对直流侧电压产生较大冲击和波动问题,基于功率平衡和p-q理论推导了负载扰动点到三相交流电流指令的前馈通道增益矩阵,提高PWM变流器直流侧稳压控制的鲁棒性。RCP实验证明所提方法的正确性和可行性。     

单相模块化多电平变流器控制策略研究

模块化多电平变流器(MMC)是一种新型的多电平拓扑,输出与子模块数相关的多电平波形。MMC具有高度模块化、易扩展、输出波形好等特点,在中高压场合具有广阔的应用前景。分析了单相MMC的拓扑结构和工作原理,并通过一定的控制策略,对子模块电容电压平衡与环流抑制进行协同控制;利用载波移相脉宽调制(CPSSPWM)技术,等效提高了开关器件的频率,从而降低其损耗。最后用Matlab/Simulink对单相MMC进行仿真实验,验证了调制策略和控制策略理论的正确性。     

牵引变流器技术专利分析

牵引变流器(Traction Converter)作为牵引系统的核心部件,其性能决定着高速列车的启动、制动以及最高速度,因此较其他工业用变流器具有更高的要求,日益获得了各国研究人员的普遍关注。目前新型高速列车所采用的牵引变流器系统,正在向大功率、小体积、轻质量、高可靠性、低成本等方向发展。本文主要针对牵引变流器的技术发展路线,通过检索、统计、分析了该领域的专利申请,统计了重要申请人、技术分布等信息,同时阐述了重点专利的技术发展脉络。