基于改进型单极全桥子模块的新型MMC

提出了一种改进型的单极全桥子模块结构MUFBSM(modified unipolar full bridge sub module),其本质是在单极全桥子模块结构UFBSM(unipolar full bridge sub module)的二极管支路添加一个串联电阻。系统正常工作时,MUFBSM不会增加额外的损耗;当系统检测到直流侧故障并闭锁后,MUFBSM中的串联电阻接入故障电流通路,增强了故障回路的阻尼效果并消耗部分系统储存能量,加快了故障电流清除速度,降低了子模块电容电压上升幅值。然后分析了UFBSM和MUFBSM混合型模块化多电平变换器的故障机理,分析了串联电阻的取值依据。Matlab/Simulink仿真结果验证了MUFBSM的可行性和有效性。     

一种新型的混合MMC预充电策略

模块化多电平换流器(MMC)的预充电是保证MMC-HVDC系统正常运行的基础,其中同时包含全桥子模块(FBSM)和半桥子模块(HBSM)的混合型MMC拥有较强的直流故障穿越能力而成为研究的热点.由于全桥子模块和半桥子模块的充电特性不同,子模块(SMs)的电容器电压在不受控制的预充电过程结束时可能会有所不同.通过分析指出...     

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。     

基于半桥MMC特征信号注入的柔性直流线路频变参数辨识

柔性直流电网故障电流上升速度快与电力电子器件过流能力弱形成突出矛盾,线路保护需要在数毫秒级完成故障判别,输电线路精确参数的获取对于提升继电保护的性能至关重要。然而直流系统中缺乏稳定基频,导致输电线路相关参数难以获取、保护实现较为困难。针对柔性直流线路频变参数难以获取的问题,提出基于半桥模块化多电平换流器(half bridge modular multilevel converter, HB-MMC)特征信号注入的柔性直流线路频变参数辨识方法。首先通过换流器控制在线路中注入特定频率信号,然后利用快速傅里叶分解提取不同频率的信号并计算指定频率下的线路参数,最后依据不同线路参数的频变特性拟合出对应的幅频特性曲线。仿真表明,所提参数辨识方法可以准确拟合保护所需直流线路频变参数,参数辨识频段内相对误差小于1.5%。     

多端柔性直流混合型MMC启动充电过程策略分析

对于高、低两个阀组串联的特高压多端柔性直流输电系统主接线方案,在多端直流系统正常启动及阀组在线投入时,对比论证交流侧充电、直流侧短接充电、直流侧充电等方式,分析各种充电方式的控制策略及可能遇到的问题,为实际工程不同运行方式下选择较为合理的启动充电方式提供借鉴。     

LCC MMC混合直流输电系统仿真分析

随着乌东德混合直流输电工程的投产,混合直流输电系统逐渐成为业界的研究重点.为加深对混合直流输电系统运行特性的理解及展开相关研究,在仿真平台MATLAB/Simulink建立了功率送端由电网换相换流器构成、功率受端由模块化多电平换流器构成的两端混合直流输电系统,并对其在稳定运行和交流侧故障情况下的运行特性进行了仿真分析.     

基于RT-LAB的MMC半实物仿真平台设计

设计了一种包含上位机、OP5600硬件仿真机、模块化多电平换流器(MMC)、数字和模拟仿真平台接口、控制保护系统的半实物仿真平台,详细阐述了该平台设计方案。同时分析了MMC控制系统结构,采用一种电容电压分层的均压控制方式及基于比例谐振(PR)的环流抑制策略,实现了MMC稳定运行,并在该半实物仿真平台上进行了实验验证。结果表明该平台为MMC的控制技术研究提供了一种高效便捷的手段。     

具有直流故障自清除能力的新型MMC子模块及其混合拓扑

针对传统半桥型模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converters,MMC)在高压大功率领域不能通过换流器自身控制来实现直流故障的阻断问题,提出一种新型的类半桥型(Similarity Half Bridge Sub-Module,SHBSM)子模块拓扑结构。直流侧发生极间短路故障时,需同时闭锁所有IGBT脉冲信号。为降低IGBT触发一致技术要求,进一步提出一种类半桥-半桥混合型子模块,无需所有IGBT同时闭锁。在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建双端MMC-HVDC系统,仿真结果表明,所提出的类半桥型子模块,类半桥-半桥混合型子模块MMC能有效阻断直流侧故障电流,隔离故障。相比于传统半桥型子模块MMC,类半桥型子模块MMC以及半桥-半桥混合型子模块MMC均无需增加IGBT的投入,即可以实现对直流侧故障电流的有效阻断,因此,具有较好的应用前景。     

基于MMC的半波长交流输电潜供电流抑制措施研究

半波长交流输电技术因其自身的特点在远距离输电场景中提供了一种解决方案,然而潜供电流的问题限制了半波长交流输电技术的发展和应用,现有的潜供电流抑制方案在半波长输电系统中应用时均存在不足。为了解决这一问题,本文总结了潜供电流的分布规律,在此基础上,提出了基于模块化多电平换流器（MMC）的潜供电流抑制措施,并进行了控制策略的设计以及参数的选取。此外,提出了分相投切无源元件来配合MMC工作从而减少MMC容量的方案。最后,在仿真平台对所提抑制措施进行了仿真验证,结果表明该措施可以有效地抑制半波长交流输电的潜供电流,加快熄弧速度,提高系统的故障恢复效率。     

一种适用于直流配电网中半桥-全桥混合型MMC的全电平逼近调制策略

为改善半桥-全桥混合型子模块数量较少的模块化多电平换洗器(modular multilevel converter, MMC)运行性能,推进其在直流配电网等中低压领域的应用,提出了一种全电平逼近调制策略(full level modulation, FLM)。所提FLM利用全桥子模块(full bridge submodule, FBSM)的全电平输出能力,控制桥臂中某一FBSM运行于“脉宽调制(pulse width modulation, PWM)模式”,将所得全电平PWM波与原阶梯波叠加以进一步逼近正弦调制波。子模块工作模式由电容电压排序结果确定,相单元中任意时刻均有两个FBSM运行于“PWM模式”,输出互补的全电平PWM波。基于Matlab/Simulink的仿真结果和物理实验结果表明,在所提FLM调制策略下,交流侧电压电流质量远高于传统最近电平逼近调制策略,运行损耗、控制复杂度及循环电流均优于传统载波移相脉冲宽度调制,满足中低压领域的调制要求。     

半/全桥混合型DC Chopper拓扑及其控制策略

DC Chopper能在海上风电柔性直流输电系统主网侧发生短路故障时耗散系统的盈余功率,并实现故障穿越.针对全桥型集中式模块化DC Chopper使用IGBT和二极管数目多的问题,提出了一种半桥/全桥混合型集中式模块化DC Chopper拓扑.该拓扑采用半桥子模块替换桥臂中一部分仅起到电压支撑作用的全桥子模块,并根据桥...     

全桥MMC型和晶闸管整流型直流融冰技术的研究与比较

对全桥模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)型和晶闸管整流型这两种直流融冰技术进行了深入分析研究。详细阐述了这两种直流融冰技术的基本工作原理和控制策略。分别建立了仿真模型对这两种直流融冰技术的运行工况进行计算机仿真,验证了研究结论的正确性。对这两种技术进行了综合比较,并指出了各自的优缺点。最后介绍了一个全桥MMC型直流融冰装置的实际工程案例。     

基于全桥MMC柔直换流阀损耗分析方法

基于全桥MMC的柔性直流输电系统,能迅速隔离直流线路故障,得到了广泛的应用。损耗是衡量换流阀的重要指标,文中对基于全桥MMC换流阀的损耗进行分析,运用分段解析计算的方法给出具体的计算表达式。首先,将MMC换流阀的总损耗分为通态损耗和开关损耗两部分。然后,根据桥臂电流的方向,桥臂电压与投入子模块个数之间的关系,运用分段解析方法得到MMC换流阀的通态损耗;之后,根据每个子模块投切状态变化对应的能量损耗进行分段解析计算,求得MMC换流阀的开关损耗;将这两部分损耗进行综合,从而得出基于全桥MMC换流阀的总损耗。仿真结果验证了文中所提出的损耗分析方法的准确性。     

复合式全桥三电平LLC谐振变换器

该文提出了一种适合于燃料电池供电系统新颖的复合式全桥三电平LLC谐振变换器。它是在复合式全桥三电平变换器的基础上加入了LLC谐振网路以实现开关管ZVS和整流二极管ZCS。该变换器集合了复合式全桥三电平变换器和LLC谐振变换器的优点：适合于在宽输入电压范围的应用场合；三点平桥臂的开关管电压应力只有输入电压的一半；整流二极管实现ZCS，其电压应力仅为输出电压；可以在全负载范围内实现ZVS。该文通过一个200－400V输入，360V/4A输出的原理样机验证了它的工作原理，并给出实验结果。     

全桥DC/DC变流器模块阻抗特性研究

模块阻抗特性的研究对于电力电子系统稳定性的判定具有重要的作用.本文详细分析了一种典型的全桥DC/DC变流器模块的输入输出阻抗特性,该模块采用电压模式控制方式,并且主要工作在CCM方式下.文中介绍和分析了系统环路增益对改善模块闭环阻抗特性的作用.实验表明,文中所提出的阻抗分析流程对其他类型电源模块的阻抗特性研究,具有很好的参考价值.     

单极性SPWM三电平半桥逆变器的研究

研究了一种三电平半桥逆变器,其开关管的应力减小了50%,同时也减小了输出滤波器的体积。该逆变器采用了单极性SPWM控制方案,建立了其双环控制的数学模型,并分析了系统的稳定性。针对初始参数的选取给出了相应的公式,最后给出了实验结果。结果表明,逆变器很好地实现了三电平工作。     

基于全桥逆变-全桥整流方案车载开关电源的研究与实现

为了适应车载用电设备的需求,采用全桥逆变．高频变压．全桥整流方案设计了24VDC输入、220VDC输出、额定输出功率500W的DC-DC变换器,给出了高频变压器的设计过程。在详细分析全桥逆变工作原理的基础上,提出了实际设计中的注意事项。实验结果表明该方案是一种理想的车载DC-DC变换器设计方案。     

交错并联移相全桥全负载状态静态特性研究与优化设计

软开关移相全桥是目前在中大功率的开关电源系统应用广泛的一种拓扑结构。通过多电源模块的交错并联能够提高变换器功率等级,减小滤波器体积重量。本文应用小信号建模分析方法,研究了交错并联移相全桥软开关变换器在全负载状态的小信号模型,对比差分采样与电流传感器采样模型的区别,解释了电感电流的低频振荡问题的产生的原因,并提出解决方案。最后通过仿真和实验进行了验证。     

MMC型UPQC的启动控制策略对比研究

本文研究了基于模块化多电平型换流器的统一电能质量控制器(MMC-UPQC)的启动过程及控制方法。首先介绍了MMC-UPQC的基本运行原理,给出了数学模型,然后分析了MMC-UPQC的启动过程,针对串联侧换流器子模块电容升压过程的特点提出了两种不同的控制方法,并分别分析了各自的优缺点,最后进行了PSCAD/EMTDC仿真验证,结果表明串联侧换流器上下桥臂子模块轮换导通的控制方式由于采用逐步提高模块电容电压的方法,在启动过程的电压电流冲击较小,启动更为平稳,并且易于实现,是一种较好的启动方式。