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。     

一种基于MMC子模块电压估算的改进调制方法

为了解决传统的模块化多电平换流器(MMC)调制会产生谐波环流的问题,提出了一种基于MMC子模块电容电压估计的改进调制方法,即先利用桥臂能量来估算该桥臂子模块平均电容电压,然后将估算的电压作为参考值,利用最近电平逼近法进行调制,根据推导的公式分析了产生电容电压波动的原因,为进一步抑制二倍频环流,设计了环流抑制器,并搭建了三相仿真模型。仿真结果表明,所提改进调制方法可显著抑制谐波环流,与环流抑制器协同运行可进一步抑制环流波动。     

基于模块化多电平变换器的高压直流输电系统环流控制策略

模块化多电平变换器由于其扩展的容易性,在高压直流输电领域具有突出的优势,针对MMC固有的环流问题,提出了一种有效的环流控制策略,该控制策略既包含环流的利用也包含环流的抑制。首先通过对MMC内部运行机理的分析,得到平衡上、下桥臂子模块电容电压的条件,分析表明可通过环流控制实现上、下母线电容电压和与差的控制,并设计了基于PI与PR调节器的环流利用策略;其次针对环流中的有害成份,提出了一种基于多重PR控制器的环流抑制方案;最后通过算例分析,验证了所提环流控制策略的正确性和有效性。     

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...     

MMC-HVDC启动控制策略研究综述

在基于模块化多电平换流器(MMC)高压直流输电系统(MMC-HVDC)正常运行之前需对换流器桥臂子模块电容预充电,为了减少预充电阶段产生的电压电流冲击,需对系统的预充电启动策略进行设计。首先分析了MMC的拓扑结构,工作原理和数学模型。然后重点阐述了MMC-HVDC系统的预充电过程,限流电阻的选取原则,单站和双站预充电策略并对其进行总结分析,以此为基础指出了今后关于MMC-HVDC启动控制方面的研究趋势和方向。     

应用于MMC环流抑制的准PR控制器参数设计

模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter,MMC)相间电压不平衡会导致其内部产生三相环流。为了抑制环流,文章首先建立MMC环流等效模型,并在静止坐标系下设计准PR控制器参数,分析准PR控制器参数对MMC环流抑制特性的影响。为了验证提出的MMC环流抑制策略,搭建了PSCAD/EMTDC仿真模型,并在35 k V·A五电平MMC样机上进行实验。结果表明,设计的准PR控制器能够有效地抑制MMC内部环流。     

基于桥臂虚拟电压的MMC-MG相间功率平衡控制策略

针对孤岛运行模块化多电平变流器半桥串联结构微电网（modular multilevel converter microgrid,MMC-MG）各相微源输出功率差异引起的三相功率不平衡问题,提出了一种相间功率平衡控制策略。介绍了MMC-MG基本拓扑结构以及三种相间功率传输模式,建立了系统三相输出功率数学模型,并阐述了采用环流直流分量控制相间功率传输的原理。设计了基于桥臂虚拟电压的环流直流分量控制器,并将其输出信号作为功率平衡控制量叠加于各桥臂调制信号以实现相间功率平衡。通过各相微源输出功率及负载功率得到环流直流分量参考值,并根据各相发电单元储能装置的荷电状态对其补偿。仿真及实验结果表明：所提出的控制策略能根据各相微源输出功率实现相间功率平衡,且对系统输出电压及频率没有影响;相比于普通三相微电网,MMC-MG可通过环流控制实现相间功率平衡,而无需额外的功率平衡设备。     

LCC-MMC混合直流输电系统直流回路谐振特性研究

针对一种在整流侧和逆变侧分别采用电网换相型换流器（LCC）和模块化多电平换流器（MMC）的新型混合直流输电系统,提出了直流回路的谐波模型。在整流侧采用三脉动谐波电压源,等效了12脉动换流器的谐波输出特性;在逆变侧使用电容串联电感的无源结构作为MMC直流侧等效电路,同时搭建了输电线路及直流滤波器相应的谐波模型。以单极混合直流输电系统为例,对该直流回路进行阻抗-频率扫描,计算出不同情况下该直流回路的谐波阻抗大小,从而对谐振情况进行判断。仿真结果表明：随着线路长度及滤波器组数的增加,谐振频率均有所降低。     

电压跌落下MMC-HCVD负序电流抑制策略研究

针对配电网电压暂降,提出了基于模块化多电平换流器的电流抑制控制方法。建立正常运行下（modular multilevel converter,MMC）换流器的两相同步旋转坐标模型,根据配电网不对称电压暂降情况,将MMC换流器控制模型转变为正负序分离的两相同步旋转坐标模型。针对于电压暂降故障,设计了一种可以快速实现跟踪故障分量的锁相环;在此基础上,利用基于PIR控制器的正负序电流内环控制器减小负序电流,实现对MMC输出电流的幅值抑制。最后,利用Matlab/Simulink仿真平台验证该方法的有效性。     

基于多目标递阶模型预测理论的MMC能量协同控制研究

基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统（MMC-HVDC）具有广阔的发展前景,针对常规控制方法在不平衡网压下存在控制复杂且换流器内部能量难以控制等缺陷,提出基于多目标递阶模型预测理论的模块化多电平换流器（MMC）能量协同控制策略。该方法通过优化控制各桥臂的各电流分量来调节MMC功率分布,实现交流侧三相电流与换流器内部能量平衡的协同控制;为简化控制复杂度、降低控制计算量,对传统模型预测控制进行优化,建立相应的预测模型和目标函数,并将控制目标划分为内部和外部特性的分层控制,利用外部特性控制的最优解及内部特性分析结果,优化内部特性控制的寻优范围。最后,通过仿真和实验的结果验证所提出的控制策略能更快实现正常及交流侧不平衡工况下的换流器安全稳定运行。     

基于谐波状态空间的MMC背靠背直流输电系统阻抗建模及稳定性分析

研究了模块化多电平换流器（MMC）的背靠背直流输电系统的新型振荡问题。针对稳定性问题的分析需求,首先,建立了系统的时域稳态模型;然后,采用改进的谐波状态空间法（HSS）法建立了考虑谐波耦合特性的系统直流侧频域阻抗模型,详细分析了MMC电气参数、内部环流抑制、内环电流控制、外环不同控制方式、长链路延时等因素对直流侧阻抗特性的影响,通过合理的设计系统参数,保证系统的安全稳定运行;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,通过与电磁暂态模型扫频结果进行对比,验证所提出的阻抗模型以及稳定性分析方法的正确性。     

低计算复杂度模块化多电平换流器电容均压算法

模块化多电平换流器(MMC)的电容均压直接影响到可再生能源发电系统的损耗和稳定。为降低排序类均压算法的时间复杂度、改善电容均压效果,文章提出一种时间复杂度较低的MMC电容均压算法。该算法根据调制波电压在一个控制周期内的增量和桥臂电流的正、负将桥臂分为4种工作状态,各工作状态在第一个控制周期内,对所有子模块电压触发希尔排序,在其余每一个控制周期通过个别子模块投切状态的交换或附加限制步数的插入排序,维持切除组或投入组子模块电压的有序性,从而使下一控制周期子模块投切状态的变动不排序,能够降低算法时间复杂度和器件的开关频率,通过仅设置一个子模块状态交换偏差值,达到了调节电压波动、开关频率的目的。最后在PSCAD/EMTDC仿真模型验证了所提均压算法的有效性。     

Integrated control strategy of vehicle supercapacitor energy storage system based on MMC

针对单辆城轨列车在起动、制动过程中对牵引网电压造成冲击从而引起网压不稳定的问题,提出一种基于MMC的车载超级电容储能系统（车载MMC-SCESS）,该系统以MMC拓扑结构作为主电路,通过将超级电容储能单元分散接入MMC子模块中,提高系统的控制灵活性与容错性;其次以车载MMC-SCESS的整体结构为研究对象,详细分析其a相桥臂电路工作原理,总结出每个储能子模块的一般工作模式。针对该储能系统主电路结构,提出采用综合控制策略,通过控制超级电容储能单元的充放电状态来实现能量在城轨列车、直流牵引网、超级电容储能系统三者之间流动。最后在Matlab/Simulink中搭建三相五电平车载MMC-SCESS仿真模型,仿真波形验证了储能系统控制策略的可行性。     

基于基频开关频率的MMC电容电压均衡策略

为减少子模块开关动作次数和换流器损耗,提出一种新的MMC调制策略。该方法基于阶梯波调制方式,通过不同子模块间开关信号的相互配合,获得所需要的交流侧输出波形并实现子模块电容电压均衡,并且无需对子模块电容电压进行实时监测或者增加其他的反馈控制。应用该调制方法的MMC,由于其子模块开关能够以基频的开关频率工作,使得其较载波移相等传统调制方法具有较低的功率损耗。仿真结果表明该调制策略能够保证MMC各子模块开关在基频开关频率的条件下稳定运行,并且可实现对子模块电容电压的均衡。     

基于能量平衡的模块化多电平变换器调制方法

基于模块化多电平变换器（modular multilevel converter, MMC）的DC/DC变换器因其模块化结构,容易实现低中高压之间的电压转换而广泛应用于直流配电网。该文研究了一种基于模块化多电平变换器的电隔离双向DC/DC变换器,根据DAB变换器的典型两电平电压波形,提出了一种基于能量平衡的模块化多电平变换器调制方法,可以在离散水平上产生适应的电压增益,并对MMC桥臂子模块电压平衡关系和能量平衡关系进行了理论分析,最后通过仿真方法验证了所提出的基于能量平衡的模块化多电平变换器调制方法的性能要优于经典能量平衡策略。     

四桥臂电压质量调节器及其在微电网中的应用

低压配电网电压跌落、骤升、不平衡、谐波等扰动影响微电网的正常并网运行,为抑制以上配电网电压扰动影响,采用具有综合补偿电压扰动能力的四桥臂电压质量调节器（VQR）。针对VQR的补偿目标,采用一种基于新型谐振PVPI控制器的电压电流双环控制策略,通过提取跌落后电压基波正序分量,将输出补偿量分为跌落（或骤升）补偿部分和用于抵消负序、零序及谐波电压分量部分,利用PVPI控制实现对两部分补偿指令信号的零稳态误差控制。仿真结果证明所提出的四桥臂电压质量调节器有效地补偿了配电网电压扰动的影响,提高了微电网故障穿越能力。     

模块化多电平变流器的高频谐振分析

首先基于动态向量方法建立模块化多电平变流器（MMC）主电路的10阶状态空间模型,然后根据实际工程建立包含电压电流内环控制、功率外环控制和环流控制在内的MMC控制器状态空间模型。考虑控制环节中存在的采样和计算等延时,采用Pade近似方法对非线性延时环节进行线性化,构建计及延时的MMC换流器与弱电网连接的系统状态空间模型。基于特征值法分析状态空间模型的谐振模态,分析实际MMC-HVDC工程产生高频谐振的机理并分析控制器输入输出延时对稳定性影响关系。通过仿真算例验证该文MMC换流器状态空间模型和高频谐振机理分析的正确性。     

单相有源电力滤波器新型数字化控制技术

提出了一种单相有源电力滤波器新型数字化控制技术。只需检测系统电流和逆变器的直流侧电容电压,经过简单的计算,可求出各个开关周期内开关管的占空比。提出的控制技术易于实现全数字化,可避免传统瞬时无功理论的复杂计算,克服滞环控制难以数字化的缺点。通过对电流积分环节的调节作用,实现了电流直流分量的闭环控制,并提高了电路可靠性。仿真结果表明,新方案可有效的消除系统电流的直流分量,实现谐波电流抑制。     

直流配电网交流侧不对称故障对直流侧电容电压影响研究

直流配电网的AC/DC换流器交流侧不对称故障对直流侧正、负极电容电压有重要影响。本文对直流配电网在交流不对称故障工况下直流侧电容电压进行理论推导分析,指出单相接地故障下因零序分量的存在使得AC/DC换流器直流侧正、负极两个电容的电压会呈现出共模波动特征。在PSCAD/EMTDC软件中搭建典型的直流配电网电磁暂态仿真模型,分别开展直流配电系统在稳态和交流单相接地故障暂态工况下的仿真分析,仿真结果也表明交流侧不对称故障过程中AC/DC换流器直流侧正、负极两个电容的电压表现共模波动过程,进而引起正、负极电容电压的不平衡,使得AC/DC换流器交流侧三相交流电压也出现直流偏置,影响系统恢复。     

一种基于级联H桥光伏并网逆变器的变移相角载波移相调制策略

级联H桥光伏并网系统中,H桥直流侧光伏板的环境、参数差异及故障等多种因素均会导致模块间光伏板最大功率点电压产生差异,此时,传统载波移相调制策略的倍频效应失效,输出电压的低频谐波分量无法消除。本文通过简化的谐波分析法对载波移相输出电压的谐波表达式进行详尽的分析,并基于此提出一种移相角实时控制算法来消除系统输出电压低频谐波在载波频率及其倍数处的畸变,最后以三模块级联系统为例进行实验,验证所提算法的有效性和可行性。