MMC的相间环流及环流抑制研究

高压直流输电已成为远距离大容量主要方式,而模块化多电平换流器(MMC)作为在直流电网和交流电网的关键接口,在高压直流输电中起到十分重要的作用。MMC由于其模块化的设计,具有容量大,谐波特性好,器件的开关频率低等优势,具有广泛的应用前景,但由于其结构特点会产生环流问题,增加桥臂损耗,使系统出现大量谐波分量,本文主要从环流的产生原理和环流抑制策略进行研究。     

一种MMC-STATCOM的改进环流抑制策略研究

模块化多电平静止同步补偿器(MMC-STATCOM)的环流,对系统的运行状况有直接影响,且会增加装置功率损耗。传统的比例积分控制器只能对环流中的直流分量进行控制,为了有效抑制各次谐波,引入重复控制,提出一种基于比例重复控制器的环流谐波抑制策略。该方法结合MMC-STATCOM自身的环流谐波特性,优化控制环节,提升了控制速率,并将比例积分调节器简化为比例调节器,使控制变量更易于设计。在MATLAB/Simulink平台搭模型进行仿真试验,验证了所述方法能够有效控制环流,使桥臂电流更接近正弦波,有利于MMC-STATCOM的稳定工作。     

电网电压不平衡时模块化多电平换流器控制策略研究

在电网电压不平衡状态下,负序电流的存在引起模块化多电平换流器(MMC)内部环流包括负序、零序和正序二倍频分量,导致传输有功功率、无功功率及直流侧电压二倍频波动,严重时会影响装置内外特性。为提高电能传输质量及确保换流器安全运行,研究MMC内外不平衡控制策略尤其关键。文中从传统方法、改进方法和创新方法三个方面分别介绍关于电网电压不平衡时MMC外特性和内特性不平衡控制策略的研究进展,并比较其优缺点;总结MMC不平衡控制策略及探讨其未来的研究方向。     

混合子模块MMC直流故障恢复能力仿真研究

直流侧故障是MMC最常见故障之一,为解决半桥子模块无直流故障恢复能力、全桥子模块具有直流故障恢复能力但功率器件较多的问题,提出一种基于半桥子模块和全桥子模块的具有直流故障恢复能力的混合子模块MMC。介绍混合子模块MMC的拓扑结构和工作原理,分析混合子模块MMC的直流故障机理,利用最近电平逼近作为调制策略,通过冒泡排序法均衡子模块间的电压,在PSCAD中搭建双端9电平混合子模块MMC仿真模型。对直流侧双极短路故障发生前后直流电流波形和电容电压波形进行分析,仿真验证所提方法的适用性和有效性。     

基于改进滑模控制的动车组网侧PWM整流器

本文针对传统线性比例积分(proportional integral,PI)控制方式下的动车组网侧PWM整流器响应速度慢,直流侧电压波动较大的问题,考虑将滑模控制策略应用到整流器控制环节当中。针对滑模控制本身的抖振问题,本文采用连续的Sigmoid函数来代替滑动模态当中的不连续的Signum切换函数函数,以此来降低滑模控制固有的抖振问题。针对网侧电流谐波畸变的问题,本文将具有特定次谐波抑制能力的陷波器加入到了直流侧电压控制的反馈环节,以此来抑制网侧电流谐波,降低网侧电流谐波畸变率。最后在MATLAB/simulink平台搭建基于滑模控制的PWM整流器仿真模型,通过与传统PI控制下的整流器进行对比分析,验证本文所提方法的有效性。     

并联型有源电力滤波器直流侧电压柔性控制策略

针对并联型有源电力滤波器的直流侧电压控制特点,提出了一种对直流侧电压进行柔性控制的并联型有源电力滤波器控制策略。该策略中,在直流侧电压控制部分引入反馈低通滤波器,削弱直流侧固有谐波对输出电流控制的影响;在电流控制的输出部分通过增加直流侧电压前馈系数,抵制在变换桥中可能引入的直流侧电压谐波影响。仿真结果表明直流侧电压柔性控制策略能够降低APF系统补偿后的电源电流总谐波畸变率,从而改善并联型有源电力滤波器的谐波补偿性能。     

电网不平衡条件下模块化多电平变换器控制策略

当电网处于电压不平衡状态时,MMC的内部会产生环流.环流中存在二倍频的正序、负序和零序分量,增加了系统的不稳定性.针对电网不平衡情况下MMC二倍频环流抑制的问题,文中提出一种基于线性自抗扰控制器的环流抑制策略.根据瞬时功率理论推导出环流参数的数量关系,在此基础上设计了基于线性自抗扰控制策略的环流控制器来抑制环流.最后利...     

基于S-PMSM驱动系统直流环节的电容电流谐波抑制控制策略

阐述一种基于双逆变器的载波交错技术（CPST），通过上下变流器的开关时钟信号寻优，使部分谐波转换成相间谐波环流和降低了电压波动幅度。实现减小直流环节电容电流谐波，延长了直流环节电容器的使用寿命。通过Matlab/Simulink建立仿真模型，验证了该控制策略的有效性。     

新型三相不平衡负载逆变器及控制策略研究

文中提出了一种新型三桥臂逆变器以综合补偿低压配电系统不平衡负载。该型逆变器仅使用单个电容充当直流链,并通过中性点电容连接负荷中性点和逆变器直流链负端。该型补偿器避免了因电容电压均衡而增加的控制电路,并可有效节省开关器件。文中详述了新型补偿器运行机理和数学模型,提出了适用于三相不平衡负荷补偿的控制策略。最后通过PSCAD仿真模型,验证了所提拓扑和控制策略的可行性。     

高电平MMC子模块电容电压控制策略研究

为了提高高电平MMC均压控制的排序速率,提出一种适用于高电平MMC子模块的电容电压分块均压控制策略。首先根据子模块电容电压最值划分分块区域,由排序的复杂度和均压控制效果确定分块区域的数目,然后根据桥臂电流大小和需投子模块个数,从分块区域内选择相应的子模块投入,最后引入分块区域的重新划分判据以减少计算量。在PSCAD/EMTDC环境下搭建21电平MMC系统仿真模型。仿真结果表明,该控制策略提高了分块区域的利用率,降低了IGBT的开关损耗。     

一种单相串联混合电力有源滤波器的研究

文中对串联混合电力滤波器抑制谐波的原理进行了分析。为了检测单项系统的谐波电流,提出一种基于虚拟三相法和瞬时无功理论的谐波检测方法,并且对串联滤波逆变器的直流侧电压的控制进行了讨论。仿真结果证明了其有效性。     

四桥臂有源电力滤波器三维空间矢量调制技术的研究

三相四桥臂拓扑结构的有源电力滤波器（APF）不但能抑制谐波电流,也能补偿三相不平衡。在此介绍了系统的拓扑结构;通过对四桥臂电压型变换器进行建模分析,得到了APF的控制策略;详细分析了APF的三维空间矢量脉宽调制法（3D-SVM）;最后搭建了一台实验样机。实验结果验证了控制策略和调制方法的正确性和有效性。     

基于双SVPWM的直驱永磁风力发电系统运行控制

针对直驱永磁风力发电系统中发电效率低和变流器输出电流谐波大的问题,研究风力机和直驱永磁同步发电机(D-PMSG)的数学模型,提出一种双空间矢量脉宽调制(SVPWM)式机侧与网侧变流器并网控制策略。为了实现最大风能捕获,机侧变流器采用转速外环与具有前馈解耦的双电流内环闭环控制策略。为了保证直流电压恒定性与输出电流快速响应性,网侧变流器采用电压外环与具有前馈解耦的双电流内环闭环控制策略,实现功率解耦控制和单位功率因素控制。此外,为了减小变流器输出电流的谐波,机侧与网侧均采用SVPWM调制技术。最后,在Matlab/Simulink环境下进行系统并网控制仿真和电流谐波的快速傅里叶变换(FFT)分析。仿真结果表明,文中所提的控制策略满足风力发电系统的并网控制要求,且系统的动态响应好、电流谐波含量少。     

基于dSPACE的单相并网逆变器控制策略研究

针对电压畸变导致并网电流谐波含量较高的问题,文中提出准比例谐振控制与电压前馈相结合的控制策略。结合准比例谐振控制器在谐振频率处增益无穷大的特点,减小并网电流稳态误差,并引入电压前馈消除电压对系统影响,达到了改善并网电流质量的目的。文中分析了单相并网逆变器数学模型,通过闭环控制来抑制因电压畸变产生的并网电流谐波分量,同时采用控制变量法设定准比例谐振控制器参数,分析准比例谐振控制器参数对系统性能的影响。最后建立MATLAB/Simulink仿真模型并搭建dSPACE-DS1104半实物仿真平台,通过不同策略下的仿真与实验验证了所提策略的有效性。     

有源电力滤波器改进快速重复控制方法的研究

有源电力滤波器应具有动态响应快和稳态精度高的特点,使用传统重复控制的有源电力滤波器进行谐波补偿时系统的响应速度较慢。对此,根据有源电力滤波器的数学模型,提出一种将比例控制与快速重复控制相并联的复合控制方法。通过建立电网在dq同步旋转坐标系下的数学模型,可以将指令电流中的基波分量转化为直流量,并且将2k±1次谐波分量转化为2k次交流量。这种控制策略可以消除所有奇次谐波并提高系统动态响应速度。通过仿真建模,将所提控制策略与传统重复控制进行比较,仿真结果验证了所提控制策略在保证稳态精度高的同时,可以有效地提高动态响速度。     

直流微网母线电压纹波集中补偿自寻优策略

为抑制直流微网母线电压二次纹波,文中提出了一种直流有源滤波器集中补偿自寻优策略。在双向DC/DC变换器电压/电流双闭环控制的基础上,加入直流母线电压纹波控制,通过引入带通滤波器消除了传统控制方法中采用低通滤波器提取纹波时所产生的相位滞后问题。采用迭代自寻优方法获取重要控制参数阻抗系数K,实现直流有源滤波器对直流母线电压纹波变化的实时跟踪和集中补偿。在MATLAB/Simulink中搭建了含互联接口变流器、分布式电源、直流负荷、由DC/AC变流器接入的交流负荷以及直流有源滤波器的直流微网模型,建立了相应的实验平台。仿真和实验结果均验证了所提控制策略的有效性。     

模块化多电平换流器(MMC)的拓扑结构研究综述

随着电力电子技术的快速发展,模块化多电平换流器(MMC)作为一种新型的多电平换流器的拓扑结构,与传统的两电平或三电平VSC相比,MMC具有电压等级控制灵活、谐波含量少、开关损耗低等特点,在高压直流输电和高压电能变化的领域得到了广泛的应用和研究。文中介绍MMC的基本拓扑结构以及工作原理,重点阐述了具有直流阻断能力的MMC多种拓扑结构以及最新研究现状,对比基本的MMC拓扑结构,新型的MMC拓扑结构有哪些优势,并对其应用范围和优缺点做了归纳和分析。     

不平衡电网电压下三相PWM整流器控制策略的研究

在不平衡电网电压下三相电压型PWM整流器的优越性能受到了很大的影响,其原因是由于直流电压产生了奇次谐波以及交流的电流产生了偶次谐波。三相PWM整流器直流侧电压的二次谐波以及在交流侧电流所产生的负序分量都将对整流器负载性能产生影响,同时还将影响直流侧电容寿命。文章提出一种新型不平衡观测器及其控制策略可有效地对不平衡电压进行补偿。通过此控制策略可同时抑制直流侧电压的2次谐波以及减小网侧电流的不平衡度。分析及仿真结果证明了此控制策略的有效性。     

连铸坯视觉定重线结构光平面调整方法研究

鉴于传统三电平逆变电路存在谐波含量高的缺点, 在分析模块化多电平换流器(MMC)工作原理的基础上, 提出使用模块化多电平电路实现光伏并网逆变功能, 采用微分-跟踪器法实现光伏阵列最大功率点跟踪(MPPT)及逆变器PQ解耦控制, 实现了光伏系统以单位功率因数并网。在PSCAD中建立光伏并网系统动态仿真模型, 仿真结果表明, 所建模型具有开关损耗低、谐波量小的优点, 验证了所提方法的正确性和可行性。     

基于模块化多电平光伏并网动态建模与仿真研究

鉴于传统三电平逆变电路存在谐波含量高的缺点,在分析模块化多电平换流器(MMC)工作原理的基础上,提出使用模块化多电平电路实现光伏并网逆变功能,采用微分-跟踪器法实现光伏阵列最大功率点跟踪(MPPT)及逆变器PQ解耦控制,实现了光伏系统以单位功率因数并网.在PSCAD中建立光伏并网系统动态仿真模型,仿真结果表明,所建模型具有开关损耗低、谐波量小的优点,验证了所提方法的正确性和可行性.