基于新型光伏发电系统的子模块电压调制策略

现有的二、三电平变换器容量有限,而模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)独特的级联扩展能力,使得其满足大功率、高电压光伏发电场所的要求,MMC结合到光伏发电系统中成为一种新趋势。将光伏组件直接并在MMC子模块中的新拓扑相较于两级式二、三电平光伏逆变系统少了DC/DC环节,大幅度提高了并网系统容量和电压,但是系统的稳定性大大降低,特别是光伏组件在局部阴影条件下的最大功率点电压不均衡以及MMC子模块电压不稳定成为一个难题,针对这个问题进行子模块的调制策略研究,提出一种不受MMC输出影响的独立调制策略。分析子模块电容电压与MMC输出的关系,将子模块电压稳定在光伏组件的最大功率点电压处。最后通过仿真验证该调制策略的可行性,结果证明该控制策略不仅提高了光伏利用率,还能对MMC子模块起到稳压保护作用,整个光伏并网系统对电网的谐波污染也更少。     

基于桶排序和电压离散度阈值的MMC子模块电压均衡算法

传统的MMC-HVDC子模块电压均衡冒泡排序算法存在时间复杂度高、子模块投切频繁的缺点。该文提出了一种结合桶排序算法与子模块电容电压离散度阈值的MMC-HVDC子模块电容电压平衡算法。引入电压离散度阈值,将当前周期的电容电压序列与阈值进行对比,形成高压、中压、低压3组;根据桶排序的思路对3组电压序列进行区间分割;依据桥臂电流方向确定不同区间子模块的投切次序。最后通过MATLAB和PSCAD/EMTDC进行仿真,验证了所提算法在降低时间复杂度和功率模块开关频率上的有效性。     

MMC子模块电容电压波动及谐波研究

  目的  柔性直流的快速发展为MMC（Modular Multi-Level Converter,模块化多电平变流器）拓扑确定了实践支撑。文章以半桥MMC换流器为例,研究MMC稳态电容电压波动、谐波交互规律及桥臂开关函数的关系,以对MMC系统设计、控制策略给予理论支持。  方法  通过建立子模块电容电压、桥臂开关函数的解析表达式,得到MMC换流器上下桥臂能量波动及电容电压波动的数学近似表达式,进而研究了上下桥臂电流、交流阀侧、直流侧中各次谐波的分布规律及相间环流的正负序关系,基于谐波公式得到二次环流的估算方法;进一步,采用变量对照法研究了桥臂开关函数、子模块电容电压随阀侧功率因数、子模块电容大小的变化关系;最后基于实际工程参数搭建了详细的PSCAD/EMTDC模型,开展了理论解析与离线仿真的一致性对比。  结果  研究表明:MMC相间环流只含偶数次谐波,且其中6k+2次环流呈负序、6k+4次环流呈正序、6k次环流呈零序特性,同时稳态下MMC阀侧出口交流电压电流只含奇数次谐波,MMC直流侧电压电流只含偶数次谐波,且在功率因数角φ<0的某些范围内桥臂开关函数峰值会大于1,在低功率因数下子模块电容电压波动峰值大于高功率因数下的波动。  结论  可由此开展换流器电容容值的选型设计及暂稳态策略研究,并通过理论解析掌握MMC拓扑的运行本征特性。     

基于附加电平MPC的MMC环流抑制与子模块双重均压控制

针对模块化多电平变换器的相间环流与子模块电压波动问题,提出了基于附加电平模型预测控制的环流抑制策略,利用附加的补偿电平实现总子模块数的实时更新,达到环流抑制目的;同时,将相间均压与相内子模块均衡作为子模块的第一重均压控制,再将所投入的子模块电压排序处理构成第二重均压控制。通过分析模块化多电平变换器的桥臂环流与桥臂电压之间的关系以及子模块电压波动的弊端,提出了环流抑制与子模块均压控制策略。最后,在Matlab/Simulink中搭建了31电平的模块化多电平变换器系统仿真模型,验证了所提策略的可行性与有效性。     

基于NLC调制的MMC多子模块工况模拟测试电路及其控制方法

模块化多电平转换器(MMC）由大量子模块构成,子模块的可靠性对MMC系统的安全可靠运行有着重要影响.特定工况下的可靠性评估表现是子模块设计指标之一,搭建较完整的MMC系统对子模块进行可靠性测试和验证成本高且效率低,因此提出了一种针对多个MMC子模块的工况模拟测试电路及其相应的控制方法.通过设计负载电流控制策略以及增加辅...     

基于算法优化的MMC子模块降频均压策略研究

伴随着应用电压等级不断升高,模块化多电平换流器子模块级联数目大幅增长,各子模块间的电容电压均衡问题尤为明显.高效的排序算法是作用于子模块电压均衡过程的核心模块,降低排序算法的时间复杂度可以有效减轻硬件控制器设计难度,提高系统可靠性.基于快速排序的Top K算法,在原有子模块投切策略基础上每轮排序只提取需要的前K个模块,...     

改进子模块电压均衡控制的模块化多电平逆变器控制策略

针对模块化多电平逆变器(MMC)子模块电容电压的稳定情况将直接影响其工作性能的特点,对已有的MMC子模块均压控制策略进行改进,在四模块单相MMC基础上利用仿真软件Matlab/Simulink进行了仿真,并在以TMS320F2812为核心的控制平台上进行了实验验证,仿真及实验结果证实了改进子模块电压均衡控制策略的有效性和准确性。     

微电网直流输电MMC环流抑制研究

模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converters,MMC）具有维护方便,易扩容等优点,在柔性直流输电（High Voltage Direct Current,HVDC）、电网谐波治理等领域得到广泛应用。但其子模块中的分散电容,在实际使用中会产生谐波环流,影响了模块电容电压波动,降低换流器的安全裕度和经济性。文章首先介绍了MMC组成结构;然后通过建立桥臂瞬时功率方程,分析环流产生机理,并得出桥臂环流中存在二次谐波分量的结论,通过控制直流侧电压与桥臂等效输出电压之间的差值,调节环流中的谐波分量,进而将现阶段国内、外环流抑制方法分为间接环流抑制方法与直接环流抑制方法,并对环流的利用也做了相关阐述。最后对环流抑制存在的问题进行总结与展望。     

特定次谐波注入抑制模块化多电平换流器电容电压波动

模块化多电平换流器（MMC）电容电压波动抑制有助于降低电容器体积/重量,降低换流阀设备投入成本。推导了换流阀子模块电容电压波动分量及影响因素,分析了二倍频环流注入、三次谐波注入对子模块电容电压波动及换流阀的影响,提出的特定次谐波注入方法,可显著降低换流阀子模块电容电压波动,且桥臂电流峰值和有效值控制在允许范围内。以张北柔直工程参数为例,通过PSCAD仿真比较了环流抑制为零、二倍频环流注入、特定次谐波注入情况下的电容电压波动、桥臂电流有效值和桥臂电流峰值,验证了所提方法的正确性和有效性。