紧凑型MMC模块运行试验测试系统及控制策略

模块化多电平换流器(MMC)技术凭借其在新能源并网、孤岛供电、非同步电网互联、多端直流输电以及城市配电网增容等领域中的独特优势而被电力系统采纳和应用。其大功率、高电压、强电流的特点,导致很难构建与实际工程相同的全载电路进行试验。因此,设计适当、有效的试验方法和装置来获得能够代表实际运行条件的关键应力显得尤为重要。介绍一种MMC功率模块对推的试验拓扑,提出一种脉宽调制(PWM)斩波和定电流控制策略对试验电路进行控制,通过Matlab仿真和试验验证了所述控制策略可防止IGBT动作频繁和控制系统的延时导致IGBT过流;同时解决了固定脉冲充电速度较慢的问题。该试验拓扑简洁明了,能近似模拟MMC功率模块实际运行中的电压、电流和温度应力,特别适合模块样机研制阶段对单模块进行测试。     

基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统设计

换流阀是柔性高压直流输电工程中完成电能变换的核心模块,其运行可靠性直接关系到整个直流输电系统的稳定性,因此需对换流器阀进行严格的型式试验.运行试验是型式试验的重要一环,主要检测换流阀对电流、电压和温度应力的耐受情况.依据模块化多电平换流器(MMC)型电压源换流阀实际工程运行工况,采用等效试验的方法,设计了一种基于MMC...     

一种改进的MMC换流阀运行试验装置及其控制策略

从降低试验装置成本的角度对相关文献提出的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)换流阀运行试验装置进行改进;根据改进拓扑阐述试验装置电流、电容电压控制原理,并设计电流闭环控制算法和考虑试验装置内部损耗的子模块电容电压闭环控制算法。PSCAD/EMTDC仿真结果表明所提试验电路及控制策略能等效模拟实际运行工况MMC各种电气应力,具有可行性。     

MMC主动预充电策略研究

模块化多电平换流器(MMC)子模块依靠不控充电无法达到正常运行时的额定电压,在换流器解锁瞬间可能产生很大的冲击电流损坏功率器件,因此在解锁前需要将子模块电容电压充到额定值附近。此处分析了MMC启动时充电原理,提出了一种在子模块不控充电后利用交流侧电源进行主动预充电的方法。仿真结果表明,该方法显著减小了换流器启动冲击电流。     

新型直流恒流恒压电源设计方案

本系统主电路采用高性能VICOR模块阵列，设计了电压、电流双闭环恒值控制，实现了电源的恒、恒压自动切换。试验表明，该电源运行可靠，对串联蓄电池充电具有良好效果。     

一种新型模块化多电平交流侧预充电控制策略

模块化多电平换流器(MMC)具有开关频率低、运行损耗小、波形质量高、子模块易扩展、故障处理能力强等特点,在学术界和工业界得到越来越多的关注。MMC正常工作前必须要进行预充电控制,即将子模块电容电压充至额定电压值,其目的是降低冲击电流,避免设备损坏,保证系统正常运行。此处提出一种新的交流侧预充电控制策略,首先通过子模块电容电压闭环控制得到子模块的充电功率,然后通过功率守恒得到交流电网释放的总功率。同时在充电过程中考虑桥臂内均压和桥臂间功率差控制,最终实现上、下桥臂子模块电容电压一起充电。通过实验验证所提策略的正确性。     

MMC型电压源换流阀运行试验系统设计

依据模块化多电平换流器(MMC)型电压源换流阀实际工程运行工况,采用等效试验的方法,设计了一种MMC型电压源换流阀运行试验系统,对换流阀的稳态工况和暂态工况进行模拟,进而实现对换流阀的导通、关断和有关电流特性的检验,并且提出了一种可行的闭环控制策略来协调3个电流环的控制,从而达到对基波电流、二倍频电流以及直流电流精确有效控制的目的。详细介绍了MMC型电压源换流阀运行试验系统的主回路设计,并以实际工程换流阀组件为试验对象,验证了所设计的MMC型电压源换流阀运行试验系统的正确性和实用性。     

张北关键设备短时电流试验方法

现有试验技术在输出功率及能量方面不能满足张北工程对柔性直流换流阀(MMC换流阀)和直流断路器提出的短时电流耐受要求。为了解决该问题,对MMC换流阀和直流断路器的短时电流应力进行了分析,提出了基于超级电容储能和功率变换的试验方法。设计的试验电路采用超级电容储能降低了对试验电源容量的需求,采用基于Buck变换器实现高功率输出,采用交错并联调制方式降低功率模块的电流应力。搭建了PSCAD电磁暂态仿真模型和试验平台对丰宁站关键设备进行了短时电流耐受试验仿真,仿真和试验结果表明试验电路所输出的试验电流可有效跟踪电流指令变化,具有试验要求的输出电流等价性。     

全碳化硅功率模块开关瞬态特性及损耗研究

为了加快全碳化硅功率模块的实际工程应用,针对全碳化硅模块开通关断过程中电压电流变化率、栅极电压耦合、开通损耗和关断损耗开展了分析,并与传统IGBT功率模块进行了对比分析。在全碳化硅功率模块双脉冲试验的基础之上,研究了不同电压电流等级下开关瞬态特性和开关损耗,提取试验参数,获得了电压电流应力大小,为全碳化硅功率模块的工程应用提供有效参考。     

模块化多电平换流器主回路参数设计

模块化多电平换流器(MMC)将在电力系统中得到越来越广泛的应用,其主回路参数的设计直接影响系统的投资和运行性能。因此研究了MMC主回路中几种重要元件的参数设计问题,包括连接变压器、桥臂电抗器、子模块电容器、IGBT模块等。基于MMC的基本等值电路,提出了连接变压器阀侧空载额定电压的确定方法,论证了阀侧空载额定线电压的取值范围为直流侧电压的(1.00~1.05)/2倍;引入等容量放电时间常数的概念,发现电容电压波动率与等容量放电时间常数之间的关系基本不随具体工程而变,即具有跨工程的普遍适用性,因而可以一般性地给出子模块的电容参数,还分析了以往工程的对应参数,给出了等容量放电时间常数为40 ms的推荐值;基于MMC的解析数学模型考察了4种极端工况下子模块功率器件所承受的电压和电流水平,发现子模块功率器件的负载水平会随运行工况的改变而发生巨大变化;引入二倍频环流谐振角频率和相单元串联谐振角频率的概念,提出了桥臂电抗器参数的取值原则,并分析了以往工程的对应参数,给出了桥臂电抗器参数普遍适用的推荐值为相单元串联谐振角频率取电网工频角频率。     

模块化浪涌保护器

探讨对低压供电系统的间接破坏效应，介绍施耐德电气公司的模块化浪涌保护器的技术参数和试验方法，详细探讨模块化浪涌保护器在低压电网的选择和使用方法。     

汽车灯具的模块化设计

介绍产品模块化的优点和方法，从模块的概念入手。介绍模块化设计的特点，以及产品模块化设计管理和应用。     

二次设备模块化设计

结合220 k V变电站以及国家电网公司近2年来开展建设的模块化变电站相关要求,介绍模块化的概念及总体思路。采用模块化二次组合设备最大程度地实现变电站建设的模块化、标准化及工厂化,从而减少资源消耗和土地占用;提高工作效率;降低建设和运营成本。     

模块化多电平DC-DC变换器研究综述

模块化多电平结构相比常规箝位型多电平和级联型多电平结构,具有更好的模块化设计、高压应用、多电平输出等性能。基于模块化多电平结构的DC-DC变换器特别适合中高压大容量直流输配电及新型直流负载供电。首先介绍了模块化多电平结构的组成及特点;其次对现有模块化多电平DC-DC变换器的主要拓扑结构及相应的调制控制方法进行了详细的总结梳理,并分析了变换器的故障隔离保护机制;最后对模块化多电平DC-DC变换器的研究难点及前景进行了展望。已有的研究表明,模块化多电平DC-DC变换器以其优越的电能变换性能,在价值需求的牵引下必然引领新的直流输配电技术的革新高潮。     

预制式二次组合设备模块方案应用

基于"标准化设计、工厂化加工、装配式建设"的理念,针对现在变电站建设的问题,提出了预制式二级组合设备的方案。根据二次设备功能和间隔将二次设备模块化,优化了舱内屏柜尺寸,规范了舱内接线以及利用预制光/电缆的即插即用特性,减少了现场工作量。研究结果表明:预制式二次组合设备模块化方案解决了传统建设模式存在的现场施工量大、施工周期长、二次接线工作量大的问题。     

Modular integration of a matrix converter

The future development of high‐performance power electronics will rely increasingly on system‐level integration, where semiconductor devices are co‐packaged with other active and passive components (e.g., gate drivers, filter capacitors, and inductors) into a power module. In view of the widespread electrification of pivotal elements of the energy generation and distribution infrastructure (e.g., smart grids, electric aircraft, electric vehicles), modularity is also increasingly gaining importance as a means of enhancing overall system performance and reducing long‐term maintenance costs. This paper focuses on the development of a highly integrated three‐to‐one phase matrix converter for avionic applications. It proposes an integration approach that enhances the volumetric and gravimetric power handling capability, with enhanced electromagnetic and electrothermal performance as compared to established solutions. Maintenance is also simplified by the modular assembly approach. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

模块化三电平SVG的并联控制

在大功率领域,单台静止无功发生器(SVG)由于容量限制,其应用也受到了很大制约。这里提出模块化三电平SVG的并联系统,采用基于额定补偿电流的比例限流控制策略及模块均流联合控制策略,保证每一单台SVG模块能安全运行于大容量系统中。在此基础上,研究了并联系统能稳定运行的条件。最后,通过两台SVG模块的并联运行验证了该系统设计和控制策略的可行性。     

模块化多电平换流器的预充电控制

为保证模块化多电平换流器的正常运行(modular multilevel converter,MMC),必须预先对子模块中的储能电容器充电。在分析MMC拓扑及运行机理的基础上,针对单端MMC及其在高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)领域的应用,提出了一种适合工程应用的两阶段预充电方案。仅利用自身交流系统,就可将电容电压快速提升至额定值。同时为避免充电过程中的过电流,对定直流电压控制进行了改进。通过MATLAB仿真,验证了所提方案的正确性。     

模块化多电平变流器实验样机的设计

MMC已经成为工业界与学术界的研究热点,仿真分析虽然灵活方便,但有时与实际工况存在差距。首先设计了三相9电平MMC实验样机;然后遵照模块化的原则,设计了子模块;控制系统使用分层的构架,实现了不同层级的控制与保护;再利用载波移相、电压均衡控制及PR调节器实现了电容均压及环流抑制。最后通过实验验证了样机的性能。利用该平台能够为MMC的研究提供一个方便有效的手段。     

FPGA的模块化设计方法

目前,随着FPGA技术的发展,FPGA已经成为各种系统中不可或缺的组成部分.基于模块化,标准化设计的思想,针对如何进行FPGA设计体系的构建,发现了一种简便易行的归一化设计方法.该设计方法主要是通过引入FPGA内部总线,把形形色色的外部总线转换为统一的内部总线的方式,然后以内部总线作为统一的总线接口,以功能为单位实现各模块的逻辑设计.进而建立统一接口的模块库,为后续的相同,相似功能设计提供支持