链式广义有源电力滤波器

为克服传统GAPF(generalized active power filter)实时性差、电压等级低、功耗大、只适合在低压小容量范围内应用等缺点,提出一种采用链式拓扑结构的GAPF,提高了装置的等效开关频率、电压等级、实时性和动态性能。详述了链式GAPF的拓扑结构、工作原理、控制方法及调制策略,建立了被控对象的小信号模型,给出了PI参数的整定原则和相间与相内电容电压的平衡方法。仿真与实验结果表明链式GAPF在实现综合补偿的基础上可有效降低输出电压的谐波含量和网侧滤波电抗的容量与功耗,适合在高压大功率领域中应用。     

基于MATLAB的广义有源电力滤波器检测方法研究

广义有源电力滤波器(GAPF)是一种普遍适用的高性能新型有源电力滤波器.基于广义瞬时无功功率理论,研究了GAPF指令电流检测的p-q-r法.为消除电流检测中电压畸变带来的检测误差,提出采用数字低通滤波器对电网畸变的电压进行滤波,提取其中的基波电压,在此基础上进行谐波和无功电流的检测.本文利用MATLAB/SIMULINK提供的SimPower工具箱对有害电流检测方案进行了建模,以此作为GAPF的指令电流.仿真结果表明,采用该方法能够精确检测谐波电流等分量,消除电压畸变对结果的影响.     

采用三电平拓扑结构的广义有源电力滤波器

提出一种采用三电平拓扑结构的广义有源电力滤波器(GAPF),其具有更高的等效开关频率和电压等级,适合在高压大功率领域中应用.详述了三电平GAPF的拓扑结构、工作原理和控制方法.为克服特定消谐技术实时性差且不利于中性点电压的调节等缺点,采用空间矢量调制技术,并提出一种定量计算小矢量占空比的方法,可实现三电平逆变器直流侧电容电压的精确平衡.仿真结果证明三电平GAPF可以有效地实现无功补偿、谐波抑制、负序滤波等功能,并大幅降低对网侧滤波电抗容量的要求.     

一种新型模块化多电平换流器调制策略研究

介绍了适用于轻型直流输电系统(VSC-HVDC)的模块化多电平换流器(MMC)拓扑结构及原理,并提出一种适用于MMC的新型移相载波调制策略(CPS-SPWM)。基于MMC的能量均衡和电压平衡问题,还提出了和调制策略相协调的电容电压均衡控制方法,最后通过Matlab/Simulink搭建了MMC仿真模型,结果证明所提出的控制方法可以有效地平衡换流器子模块的电容电压,并且保证MMC外部输出良好的交流电压和电流。     

基于分级控制的模块化多电平换流器电容电压平衡控制

子模块电容电压的平衡关乎模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)能否安全稳定工作。根据MMC结构特点,将MMC电容电压的平衡划分为相间电容电压平衡和相内电容电压平衡2部分,并基于此划分提出一种基于分级控制的MMC子模块电容电压平衡方法：首先分析MMC相间电容电压平衡控制,在对MMC各相子模块电容电压平均值进行独立控制的基础上,实现相间电容电压平衡;然后,分析MMC子模块电容电压波动规律,通过对各桥臂调制波叠加平衡控制量,实现单相内部上、下桥臂间电容电压平衡和桥臂内子模块间电容电压平衡;最后,对所提控制策略在PSCAD/EMTDC软件中进行仿真验证。仿真结果表明该方法正确、有效,有利于MMC的电压稳定和安全运行。     

单相模块化多电平变流器SVG控制方法研究

为解决模块化多电平变流器用于需要无功补偿的单相系统时直流侧电压稳定问题,文章首先介绍了单相模块化多电平变流器(Modular multilevel converter,MMC)的工作原理。然后通过对MMC建模,分析了单相MMC内部电压不平衡会造成环流,在此基础上提出了基于环流控制的稳压方法和MMC子模块电容的均压方法。在上述均压和稳压方法下,实现了MMC补偿单相系统的无功功率,并提出了一种基于T/6的虚拟三相法检测单相负载无功电流。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证了上述控制方法的有效性。     

高压MMC变换器低频运行特性分析及控制方法

针对模块化多电平变流器(MMC)应用于6 k V/10 k V高压电力传动系统中存在低频电压波动问题。分析建立了MMC拓扑数学模型及其多电平工作机制,重点推导了各桥臂子模块电容电压波动规律,并指出MMC拓扑应用于高压风机、水泵等调速领域的可行性。在此基础上,提出了一种基于高压高频信号注入的MMC多电平变换器低频调制方法,搭建了1台3.2 k W的MMC实验样机进行方法的可行性与高效性验证,实验结果表明所提方法可以有效地降低MMC拓扑桥臂电容电压波动,提升MMC拓扑电机负载的低频段运行性能。     

基于模块化多电平变流器的轻型直流输电系统

对一种新型的模块化多电平变流器(MMC)在轻型直流输电系统(VSC-HVDC)中的应用进行了研究.首先建立了MMC系统的数学模型,提出了适用于MMC系统的快速脉宽调制控制方法、模块电容电压平衡控制策略以及降低器件开关频率的方法.对于系统级控制,提出了基于MMC的VSC-HVDC输电系统非线性控制器,包括有功功率和无功功率解耦控制器,以及直流侧电压控制器.通过PSCAD/EMTDC仿真软件对所提出的模型和控制方法进行了验证,证实了其可行性和有效性.     

基于投切状态矩阵的MMC系统电容电压均衡策略

为了奠定模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)自平衡的理论依据，构建了MMC状态空间模型，证明了MMC电容电压的一致渐进稳定性。研究了MMC电容电压非均衡状态下的静态工作点，揭示了投切状态矩阵的秩和MMC电容电压静态工作点之间的关联。基于投切状态矩阵自平衡理论，针对控制频率较低或子模块数量较多时轮换速度慢的问题，提出了一种基于投切状态矩阵分组轮换的电容电压均衡控制策略，能够有效降低电容电压的波动率。最后，在Matlab/Simulink中搭建了MMC电磁暂态仿真模型，验证了所证结论的正确性和所提方法的有效性。     

基于载波层叠的MMC调制和电容电压控制研究

基于MMC直流侧电容之间电压不平衡问题,对MMC调制技术和均压控制方法展开研究。在分析了传统调制策略基本原理与电容电压平衡方法基础上,发现现有方法存在执行时间长、复杂程度较高等问题。基于PD-PWM技术提出简化的控制均压策略,该策略优点为简化了MMC子模块数量的计算操作,触发信号可直接提供给子模块,使MMC的均压控制更加快速有效。在Matlab/Simulink环境下搭建了MMC 9电平模型,仿真结果验证了该策略的有效性,较好地实现了输出电压控制和电容电压均衡。     

基于电压向量合成的模块化多电平换流器控制策略

介绍了模块化多电平换流器（modular multi-level converter,MMC）的拓扑结构与工作原理,提出一种基于电压向量合成的模块化多电平换流器型高压直流输电（modular multi-level converter based high voltage direct current,MMC-HVDC）控制方法.传统的模块化多电平换流器控制方法子模块投切频率高,相应的开关损耗也高.设计的电压向量合成控制法可以实现子模块工频开关投切,极大地降低了模块开关损耗.同时还针对该控制方法设计了模块均压控制策略和换流器闭环控制系统,在模块工频投切的同时模块电压也能得到良好的均压控制.仿真结果表明所设计的控制系统模块开关频率低,电压波动范围小,实现了功率的闭环控制,具备很好的理论研究价值和工程应用价值.     

直流配电网中MMC的谐波分析与调制方法设计

将模块化多电平换流器（modular multilevel converter, MMC）应用于中低压直流配电网时,由于子模块数较少,输出电压低次谐波含量大,电流畸变程度较高,因此为直流配电网中的MMC设计合适的调制方法显得尤为重要。在分析MMC已有的最近电平逼近调制（nearest level modulation, NLM）与载波移相脉冲宽度调制（carrier phase shifting pulse width modulation, CPS-PWM）原理及谐波特点的基础上,提出了基于最近电平逼近的脉冲宽度调制（NL-PWM）方法,并推导了其谐波的解析表达式,给出了MMC调制的设计方法。所提出的NL-PWM方法谐波特性更好,并且均压简单,通用性好,易于与NLM方法相互转换,使MMC可根据实际需求方便地选择输出PWM波或阶梯波。对于中低压MMC,增加模块数和引入PWM波调制均可达到同样的谐波改善效果,文章的谐波分析结果为MMC的调制方法设计提供了理论依据,并引入新的谐波指标,即纯电感负载时电流总谐波畸变率,衡量2种方案的谐波大小。最后给出了6 kV MMC的设计算例,并通过仿真验证了所提出NL-PWM方法的可行性,以及其谐波分析结果的正确性。     

MMC型统一电能质量控制器故障分析及保护策略

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）拓扑结构引入统一电能质量控制器（unified power quality conditioner, UPQC）,既能够提高UPQC的容量又可以提高UPQC的电压等级,从而扩展了UPQC在中压领域的应用,使UPQC具有更加广阔的适用前景。然而当负载侧出现短路故障时,如何合理地操作保证其安全可靠地运行,不仅是系统对装置的要求,更是装置保护自身的要求。针对上述情况提出了应用于MMC型UPQC（MMC-UPQC）故障保护策略制定的原则,采用反并联晶闸管支路与线路断路器之间的动作配合,将串联MMC与故障线路隔离开,最终实现有效保护装置的目的。PSCAD/EMTDC环境下的仿真结果验证了所提方法的有效性及可行性。     

基于桥臂二倍频电流分量重构的MMC降容控制方法

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）已显示出很好的工程应用前景。降低MMC子模块电容电压波动对实现换流器的轻型化具有非常大的工程意义。通过对国内外降低MMC子模块电容电压波动的各种控制方法进行归纳总结,可知各种通过控制方案降容的方法的实质为在桥臂上注入谐波电压和电流。在此基础上,提出一种桥臂二倍频电流量重构的方法,并在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建程序进行验证,仿真结果表明所提方法可有效降低子模块电容电压纹波幅值。进一步进行了低电容容值仿真验证,其在保持子模块电容电压纹波幅值不变的情况下,可有效降低子模块电容容值30%以上。另外,进行了MMC换流阀损耗分析,结果表明低电容容值工况下的换流阀损耗不大于对照工况下换流阀损耗。     

基于模块化多电平换流器的光伏并网系统低电压穿越技术控制策略

随着光伏发电在电力系统中的渗透率日益加大,最新并网规则要求光伏并网逆变器具有一定的低电压穿越（low voltage ride through,LVRT）能力。针对基于模块化多电平变流器（modular multilevel converter,MMC）的光伏并网系统,首先,在静止坐标系下建立了系统的数学模型。为保证光伏电场可在电网故障时具备低电压穿越能力,采用一种实现电流正弦及有功恒定的电流控制策略,并提出无功功率参考值的计算方法及并网电流限幅策略。其次,利用准谐振（proportional resonant,PR）控制器,设计出控制环路,实现光伏并网系统的LVRT。最后,在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,验证了控制策略的有效性和正确性。     

光伏并网配电系统谐波治理的分析与研究

为了补偿光伏并网配电系统中谐波电流,采用矢量静态坐标转换和最大功率点跟踪电压控制相结合的方法,引入有源电力滤波器进行谐波电流检测和补偿,并在光伏发电的试验平台上进行试验.试验结果表明,光伏发电系统的配电网中引入有源电力滤波器能够适时、准确地补偿电流,稳定电压,保证电能质量.     

VRB储能系统对风电场LVRT特性影响分析

为满足电网规定的并网风电场必须具有低电压穿越能力（LVRT）要求,提出一种在风电场并网点加入直接功率控制的钒液流电池（VRB）储能系统的拓扑结构来提高风电场LVRT.根据目前风电机组发展趋势风电场采用基于全功率双脉宽调制AC/DC/AC控制策略的逆变器的永磁直驱风电机组（PMSG）,VRB储能系统逆变器采用DC/AC双向功率流动的控制策略.所提出的控制策略通过协调控制风电机组机侧整流器、网侧逆变器和VRB变换器,实现平抑风电场出力和电压跌落时PCC点电压稳定控制及向电网提供一定的无功补偿.仿真结果表明,风速波动和系统电压跌落时,提出的方案可以有效平抑风电场出力波动,提高风电场LVRT能力,减小对系统安全稳定运行的负面影响.     

柔性直流电网单极接地短路电流计算方法

在柔性直流电网工程设计与直流断路器选型中，电网的短路电流是重要的参考依据。针对以架空线作为金属回线网络的真双极柔性直流电网，文章提出了一种单极接地短路电流计算方法。该方法的基本原理是通过建立单极接地故障时电网的状态方程求解柔性直流电网中的短路电流。以张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程为例，通过对比理论计算与系统仿真结果，证明了该方法的正确性与高效性。文中利用该方法分析了限流电抗器电感值等参数对短路电流的影响规律，为工程设计提供了一定参考。文章提出的计算方法可以广泛地适用于不同端数的基于模块化多电平换流器（modular multilevel converter， MMC）的柔性直流电网工程，为柔性直流电网工程的参数设计与直流断路器的选型提供支撑。     

单周期控制单相两级有源功率因数校正器的研究

在分析功率因数校正器(PFC)主电路工作原理基础上,推导出单周期控制的单相两级有源PFC的控制方程,进而构建单周期控制原理框图。通过Matlab Simulink等对单周期控制方式的效果进行了仿真分析。仿真结果表明,单周期控制方式能使输入电流相位跟踪输入电压相位,输出电压基本保持恒定,总电流谐波含量为6.33%,功率因数为0.997,达到了抑制电流谐波、稳定输出电压的目的,且能简化电路结构。     

直流侧故障下MMC-HVDC输电线路过电压计算

针对基于模块化多电平换流器的高压直流（modular multi-level converter-high voltage direct current,MMC-HVDC）输电系统,为了快速而有效地计算其直流侧单极接地故障下直流线路最大过电压,详细地分析了几种相应的等效计算模型.首先,基于能量守恒定律,得到模块化多电平换流器（modular multi-level converter,MMC）的等效模型I.在该模型中,MMC被拆分为直流侧等效电路和交流侧等效电路,其中前者由2个受控电流源和1个理想电容组成.其次,考虑到单极接地故障下MMC子模块电容电压几乎不变的特性,并且直流电缆可以使用π等效电路模型替代,就能得到MMC的等效模型Ⅱ.最后,基于时域仿真软件PSCAD/EMTDC搭建了400 MW/±200 kV数字仿真模型,验证了2种等效模型的有效性.