混合型MMC启动策略及全桥子模块数目配置研究

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是柔性直流输电的研究热点。由半桥子模块(Half-bridge Sub-module,HBSM)和全桥子模块(Full-bridge Sub-module,FBSM)组成的混合型MMC非常适用于大容量架空线输电系统。考虑到混合型MMC的拓扑结构特点,首先提出了一种分段式启动控制策略;然后分别对两种最常见的直流故障(单极接地短路和双极短路)的故障机理进行分析,并结合故障机理提出两种子模块的数目配比方案;最后在PSCAD/EMTDC仿真环境中建立了401电平,±320 k V,1 000 MW的混合型MMC模型,对论文所提出的启动策略和直流故障穿进行仿真分析,结果证明了所提出控制策略的有效性。     

MMC子模块拓扑搜索方法及其直流故障穿越能力定量评估

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的子模块类型包括半桥、全桥和双钳位子模块在内的多种常见拓扑,并且随着研究的深入新型子模块拓扑在不断涌现。提出了一种MMC子模块拓扑搜索方法,可以从理论上证明已有子模块拓扑的唯一性,进而重点研究了由搜索所得子模块拓扑组合而成的一种混合MMC结构。同时,为了精确评估MMC的直流故障穿越能力,提出了直流故障阻断能力指标(DC Fault Blocking Capability Index,DFBCI),可以对已有MMC拓扑以及混合MMC拓扑的直流故障穿越能力进行定量对比,进而验证了所推荐拓扑的经济性和有效性。最后在PSCAD/EMTDC环境下搭建了双端MMCHVDC系统模型,用以验证DFBCI指标的有效性。     

双半桥子模块MMC的降频降复杂度运行策略

为了改善模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)中电容电压均衡难度大和换流站运行损耗高的问题,本文针对双半桥子模块(double half bridge submodule, D-HBSM)设计了一种降频降复杂度运行策略。首先介绍了D-HBSM的串联、并联、旁路工作模式,根据桥臂输出电平数目推导了处于三种工作模式的子模块数。接着,基于子模块轮换思想,分别设计了适用于高压与中低压直流系统的D-HBSM工作模式确定方法。此外,对比了不同电压等级直流系统中D-HBSM与HBSM的运行损耗,体现了D-HBSM的降频效果。最后,基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明,所提降频降复杂度运行策略的能够有效改善换流器运行特性。与传统HBSM相比,在相同的电容电压一致性的前提下,D-HBSM的子模块电容利用率提高至70%,高压直流系统中开关频率降低50%,计算负担减小75%。     

MMC-HVDC系统子模块电容与桥臂电感的选取和计算

为了研究模块化多电平换流器中子模块电容和桥臂电感的选取和计算方法,从正常运行时稳态能量交换过程、MMC功率输出范围、抑制相间环流、避免系统谐振以及故障工况下交流系统三相不平衡条件和直流双极故障六个方面分析了模块化多电平换流器中子模块电容和桥臂电感的约束条件及两者间的制约关系,根据分析给出了子模块电容和桥臂电感的参数取值原则和计算方法.利用Matlab/Simulink搭建了上海南汇柔性直流输电示范工程的仿真模型,验证了参数取值方法的合理性.     

模块化多电平换流器子模块拓扑结构对比分析

模块化多电平换流器型高压直流输电以其独特的技术优势,已成为未来电压源换流器型高压直流输电(Voltage Source Converter based HVDC)领域的发展趋势。MMC是未来高压直流输电传输系统的重要组成部分,半桥型子模块、双箝位型子模块和全桥型子模块是MMC三种主要的可选择的子模块拓扑结构。分析了MMC的通用拓扑结构及三种常见子模块的拓扑结构和工作模式,得出了不同子模块结构的特点,最后通过仿真验证了不同子模块拓扑结构的直流故障穿越能力,并对比分析了采用不同子模块拓扑结构MMC的基本特性。     

一种适用于少子模块MMC全电平模式混合调制策略

模块化多电平换流器(Modular multilevel converter,MMC)应用于直流配电网时因现有调制策略限制,无法兼顾电压质量与运行损耗,阻碍了其在直流配电网方向的推广.提出了一种适用于直流配电网的少子模块MMC全电平(Full level,FL)模式下的最近电平PWM (NL-PWM)混合调制策略(简称...     

混合MMC电磁暂态高效建模和阀段故障特性分析

由半桥子模块(half bridge submodule,HBSM)和全桥子模块(full bridge Submodule,FBSM)组成的混合型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)具有经济性高,能快速清除直流短路故障,故障恢复能力强等特点,非常适用于大容量输电系统。然而,如果仅利用详细模型进行仿真,计算效率难以满足科研需求。因此,针对混合型MMC,对半桥和全桥子模块分别进行了提速等效建模,在提速的同时不丢失子模块的任何信息,是一种精确的等效模型。等效建模后半桥子模块和全桥子模块具有同样的电路形式,可以根据需要灵活调整混合MMC中半全子模块比例。使用一种复杂度较低的混合型MMC排序算法,能大大减少快速排序对计算器的要求,提高仿真速度。在PSCAD/EMTDC中搭建了基于半桥子模块、全桥子模块和半桥与全桥子模块混合连接的三种MMC模型,对模型的精度进行了验证。利用验证正确的模型,进行了阀段故障仿真。     

适用于全桥MMC等效模型的线性排序均压算法

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)已在直流电网和新能源汇集等领域发挥重要作用。随着直流电网的发展,全桥MMC在直流故障穿越中起到了非常重要的作用,而已有的MMC等效模型在仿真超高电平MMC多端直流电网时,受排序算法复杂度的影响,仿真效率依然较低。有文献基于开关器件关断电阻无穷大并采用后退欧拉法,针对一种理想型的全桥型MMC等效模型提出了一种线性排序算法。本文以快速嵌套同时求解法为基础,证明了在梯形积分和后退欧拉电容离散化方法下,全桥子模块中关断电阻为实际值时该排序算法依然适用,并将该证明方法拓展到了对半桥型MMC戴维南等效模型线性排序算法的证明中。通过更具一般性的证明分析了该线性排序算法的本质机理,指出该算法分组的依据并分析了该算法对基于其他拓扑的MMC戴维南等效模型的适用性及其优缺点。     

夹具方案设计的混合推理方法研究

通过对夹具方案设计内容和夹具设计领域知识特点的分析,提出了以CBR（case-based reasoning）为核心,以RBR（rule-based reasoning）为辅助的夹具方案设计混合推理模型,该模型先利用夹具设计领域知识进行RBR推理并将符合设计要求的RBR推理结果作为CBR实例检索条件,实现了夹具方案设计CBR过程的优化和适合夹具设计过程的实例相关性排序准则,还阐述了用该模型实现夹具方案设计的方法过程,为实现夹具设计的智能化提供了新的思路。     

歼击机总体参数的多目标优化设计方法

提出了飞机总体参数的多目标优化设计方法,并建立了相应的计算机程序。该方法可避免单目标优化的片面缺陷,从而可更加合理地评价飞机总体参数的最佳组合。本文以歼击机为例,以空机重量、燃油重量、研制成本最小和作战效能最高为四个优化设计目标进行了对比研究。     

一种基于嵌套式全桥的新型混合MMC拓扑

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)采用子模块级联方式,开关频率低、波形质量高、故障处理能力强,已成为当前柔性高压直流输电研究和应用的热点。基于半-全混合MMC的柔直系统可以有效清除直流侧故障,但全桥子模块在投资成本和稳态损耗上均需做出较大牺牲。为提高MMC的经济性,提出了一种包含嵌套式全桥阀段(Embedded Full-Bridge,EFB)的新型混合MMC拓扑,该阀段利用半桥整体翻转以对外输出负电平,可作为级联式全桥阀段的替代性方案。以一个简单仿真算例说明其工作原理,并在直流故障无闭锁穿越控制策略下的双端柔直系统中仿真验证了其故障清除能力。最后通过计算说明其相比传统半全混合MMC具备经济性优势。     

风光互补发电系统的优化设计

阐述了风光互补发电系统的原理,确立了光伏方阵倾斜面上太阳辐照量的计算、光伏方阵发电量计算,以及不同地点、不同高度的风速计算、风力发电量计算等数学模型．通过选用4种不同的设计方案,讨论了系统的优化设计方法,使系统既能长期满足用户的负载需要,又有最佳的经济性,以节约投资费用．     

一种应用于低电平MMC的混合调制策略

针对太阳能及风能发电中低电平模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)存在高谐波、高开关频率等问题,提出一种新型MMC混合调制策略.该调制策略引入开关函数和子模块电容电压的瞬时状态,借助载波调制的参考电压修正量,改善原有输出电压波形,降低开关损耗及电压波动.Matlab/Simulink仿真结果表明,该调制策略可以实现预期效果,同时可以明显降低谐波畸变率,具备较好的基波及谐波特性.     

利用均匀设计试验进行混凝土配合比优化

提出了混凝土配合比试验的均匀设计方法,采用逐步回归法对试验数据进行回归拟合,以经济成本为目标函数,利用目标规划的方法进行混凝土配合比优化．