新型模块化多电平换流器空间矢量脉宽调制方法

模块化多电平换流器(MMC)是一种新型的多电平电压源换流器,每个桥臂由数个具有独立直流源的子模块单元串联而成.结合MMC自身的结构特点,分析了其空间矢量状态.基于电压矢量最优合成顺序,提出了适用于MMC的空间矢量脉宽调制(SVPWM)通用算法.从理论上分析了多电平SVPWM与消谐波脉宽调制(SHPWM)的内在联系,揭示了多电平SVPWM可等效为注入合适零序电压分量的载波调制的本质.通过在三相参考电压中注入合适的零序电压分量,重新布置电压矢量作用时间,可降低33%的开关次数.仿真结果验证了SVPWM通用算法及其优化方法的有效性和正确性.     

基于IGBT的移动式多用途直流电源及其融冰调试

以500 kV输电线路直流融冰为目的,提出一种基于IGBT的移动式多用途直流电源.整套装置由4台电源车构成,容量20 MW.单台电源变流部分由6个结合斩波回路的电压源型换流器VSC模块构成,通过副边为6绕组的变压器接入35 kV系统.应用功率单元模块,通过紧凑化设计将单台电源集成于半挂式平板拖车上,实现了装置的整体移动.采用双层结构的PWM整流稳压结合恒流斩波的控制方式和基于系统级、装置级和单元变流器级的分层式保护设置方案实现现场应用.结合现场实施经验,提出了完整的融冰试验方案.     

南汇柔性直流输电示范工程的控制方式和运行性能

根据直接电流控制原理设计了南汇示范柔性直流工程换流器控制器和相应的阀控制器。基于工程定位,分析了示范工程的风电场系统接入、运行方式和控制策略,讨论了示范工程的调试。在不同运行方式下测试了示范工程的运行性能,结果显示：示范工程性能优异,控制灵活,工作可靠,满足设计要求。     

应用于VSC-HVDC输电系统中的新型混合脉宽调制技术

针对基于两电平电压源换流器(voltage source converter,VSC)的HVDC系统,为实现两电平VSC在获得较优谐波特性的同时,尽可能降低开关频率、提高暂态控制能力,文中提出一种将特定次谐波消除脉宽调制(selective harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)与3次谐波注入SPWM相结合的混合脉宽调制技术。运用“幂和理论”,提出一种两电平SHEPWM非线性超越方程组求解算法,可显著降低运算量。通过构建稳态控制单元、状态监测器、暂态控制单元与选择器,较好地实现了混合调制的目标。并通过仿真加以验证,结果表明,此混合脉宽调制技术可提高VSC-HVDC工程的效率、可靠性及经济性。     

柔性直流输电阀基控制设备硬件在环测试方法

张北柔性直流电网工程是世界首个柔性直流电网工程,对阀基控制设备的可靠性提出了更高的要求。为了更全面测试柔性直流输电阀基控制设备,提出了高压大容量柔性直流输电阀基控制设备全规模接入实时仿真系统实现硬件在环测试的方法。通过研制接口机箱,搭建了基于RT-LAB的北京站阀基控制设备全规模接入测试平台,提出了全面的阀基控制设备测试项目及测试方法。对该平台的几个典型工况试验波形的研究表明,所搭建测试平台在阀基控制设备测试方面的全面性和准确性;该测试平台已在张北柔性直流电网工程阀基控制设备的出厂测试中得到应用,可为其他柔性直流输电工程阀基控制设备的测试提供借鉴。     

模块化多电平换流器损耗与结温的解析计算方法

正常运行时模块化多电平换流器(MMC)子模块的电容不断被充电/放电。为保持电容电压平衡,各子模块投入/切出状态随机,导致MMC损耗计算的复杂度很高。文中引入了桥臂子模块投入占空比的概念,在整个功率运行区间内分析推导了子模块中4个开关器件通态电流平均值与有效值的解析表达式。在此基础上,综合考虑电容电压与门极电阻等参数的影响,推导了通态损耗与开关损耗的解析表达式。针对平均结温并不能真实反映开关器件实际工作状态的问题,详细分析了每个工频周期内开关器件结温波动特性,提出了一种最大运行结温的估算方法。算例分析表明,损耗与结温计算结果与MMC运行特性完全一致,该解析计算方法简便有效。     

相似理论在大功率电力电子装置试验中的应用

大功率电力电子技术的产业化需要强有力的试验支持，而容量不断增长的设备很难直接在电力系统中进行试验，必须采用等效的方法和试验系统。因此试验等效性的研究尤为重要。相似理论是描述各种现象相似原理的学说。该文将相似理论的原理和方法应用于大功率电力电子装置试验的等效性研究，提供了一种新的手段。简单介绍了相似理论及其在试验等效研究中的应用；分别应用定律法、量纲法和方程法3种相似分析方法针对不同试验研究对象的特点进行了分析和研究，并给出了2个实例，根据不同的试验目的，2个实例中试品的相似处理也不同；最后应用相似畸变的概念，对等效误差进行了分析。     

换流阀相变乳液换热性能及其工程应用研究

通过实验和数值模拟方法获得了相变乳状流体的传热性能,讨论了在相变乳状流体冷却条件下热通量、流量和质量分数对换流阀散热器传热特性的影响,并由实验验证了所采用的模型和算法可靠性。研究结果表明,相变乳状流体平均对流换热系数几乎是水的3倍,相变乳状流体散热器热阻要低于水冷却散热器50%以上,同时相变乳状流体的压降略有提高,约为12%以内;采用相变乳状流体替代去离子水能够进一步提高直流输电工程的输电容量20%左右,换流阀短时过负荷能力提升1.51倍。     

不对称交流电网下MMC-HVDC输电系统的控制策略

不对称交流电网下的功率波动将引起模块化多电平换流器子模块能量的不平衡,进而影响模块化多电平变流器型高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC, MMC-HVDC)的动态性能。基于不对称交流电网下MMC桥臂瞬时功率的分析,确定换流器内部子模块电容电压及桥臂环流的控制目标。在此基础上,提出一种基于子模块电容电压预估的最近电平调制和基于桥臂环流预估的直接环流控制,两者相结合的复合控制策略。不论交流系统对称与否,在所提出的控制策略下,均能保证换流器上下桥臂间,三相间以及总子模块电容电压的相对平衡,实现对基频及二倍频谐波环流的抑制。基于 PSCAD/EMTDC,建立两端 MMC-HVDC 仿真模型,分别在有功功率和直流电压控制站进行不对称交流电网的仿真验证。仿真结果表明,所提出的控制策略能够保证故障期间子模块电容电压平均值保持恒定,直流电压不会由于二倍频零序瞬时功率出现二倍频波动,系统故障穿越能力得以提升。