全桥MMC型和晶闸管整流型直流融冰技术的研究与比较

对全桥模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)型和晶闸管整流型这两种直流融冰技术进行了深入分析研究。详细阐述了这两种直流融冰技术的基本工作原理和控制策略。分别建立了仿真模型对这两种直流融冰技术的运行工况进行计算机仿真,验证了研究结论的正确性。对这两种技术进行了综合比较,并指出了各自的优缺点。最后介绍了一个全桥MMC型直流融冰装置的实际工程案例。     

全桥MMC型融冰装置充电启动策略研究

本文针对MMC型直流融冰装置提出了一种新的充电启动策略,以减小装置启动时的冲击电流.通过对启动过程中子模块充电各阶段进行分析,研究了子模块直流电容电压和启动电流的相互关系,得出无冲击电流的子模块电容电压的最小值.提出了一种启动冲击电流小、安全可靠的启动策略.对这种启动策略进行了理论分析,推导了启动过程的解析公式,得出了理论最大充电功率,在减小冲击电流的情况下,启动时间最短.并在一台全桥MMC型融冰装置上实施.实验效果与之前通用启动策略仿真数据相比,大大减小了的MMC装置启动充电过程中的冲击电流的幅值,提高了设备运行的可靠性,验证了该启动控制策略的优越性.该技术对MMC柔性直流输电的启动策略也具有参考价值.     

移动式全桥MMC型融冰兼STATCOM装置研制

本文对一种基于全桥型MMC的融冰装置进行了研究,他具有模块化、可扩展性强、冗余性高、生成直流电压范围广等优点,十分适用于直流融冰场合.本文首先分析了应用于融冰装置的MMC工作原理,然后提出了融冰装置的控制策略.为简化实验条件,提出了一种新型的额定电流零功率试验方案.并且研制了一台工业用移动式MMC融冰装置,并在该装置上...     

一种适用于全桥MMC的闭环控制策略

针对传统工作模式下子模块内部损耗分布不均匀的问题,提出了一种适用于全桥MMC的闭环调制策略,该策略可以优化子模块内部的损耗分布,并增大输出电压的范围。在载波移相调制的基础上,分析了不同工作模式下各个开关管的导通时间。在此基础上,推导了子模块左右桥臂调制波的解析式,并确定了相应的闭环控制方案。最后,研究了调制波的交叠程度与电压调制比的关系,分析了调制波的偏置量的选取范围,通过仿真验证了所提方案的有效性。     

一种适用于全桥MMC的闭环调制策略

近年来,全桥MMC由于其具有直流故障穿越能力获得越来越广泛的关注。但是目前对于全桥MMC的研究多是使子模块工作在仅输出正电平（负电平）和零电平的工作模式下,子模块内存在常导通和常关断的开关管,导致子模块内部损耗分布不均匀,不利于散热系统的设计。为使各开关管处于相似的工作状态,优化子模块内能量分布,本文首先研究了全桥子模块的全部工作模式,基于载波移相调制方式分析了调制波交叠情况不同时子模块的输出电压。接着对单相MMC进行建模,通过理论推导得到了一种可灵活调节子模块工作状态的适用于全桥MMC的闭环调制策略。最后,利用PLECS软件对本文所提出的调制策略进行了仿真验证。     

用低电压小电流检查回路的方法

本文以桥电五期1号机组为例，从应用的角度介绍了用低电压，小电流检查回路的方法，这种方法可以保证发电厂或变电所一次及二次设备交流回路安装及接线的正确性。     

基于MMC柔性直流输电背靠背样机的研制

MMC型背靠背直流输电系统在世界范围内受到广泛的重视.基于南澳±160kV,200MW柔性直流输电示范工程项目,研制了MMC型背靠背大功率柔性直流输电样机.在介绍采用IEGT的MMC阀的拓扑结构的基础上,说明了该试验样机的系统构成,主要系统参数,设备中的变压器,阀电抗器和充电电阻的主要作用.对控制和保护系统的配置情况进行了介绍.对该试验样机进行了仿真分析,研究了在直流侧单极接地故障,直流侧双极短路故障和变压器二次侧故障情况下系统的暂态电压,电流波形,验证了柔性直流输电系统的理论分析和数字仿真的正确性,为相关工程应用奠定了理论基础.     

一种可阻断直流故障电流的双逆阻型MMC研究

可阻断直流故障电流的模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC)在高压直流输电工程中具有广泛的应用前景。提出一种可阻断故障电流的基于新型双逆阻型子模块(DualReverseBlockingSub-Module,DRBSM)的MMC拓扑结构。在输出相同电平数的前提下,与现有拓扑相比,DRBSM型MMC具有较强的直流故障电流阻断能力和更低的功率损耗,且DRBSM型MMC可直接移植半桥子模块(HBSM)型MMC拓扑的控制和调制策略。亦对该子模块结构的拓扑构成、运行原理及故障电流阻断机理进行分析。最后,采用PSCAD/EMTDC仿真验证了该拓扑结构的可行性和有效性。     

单相接地故障下MMC入网电流耦合机理分析及小信号建模

电网侧发生单相接地故障会造成交流电压一定程度的跌落,此时可通过注入无功电流使模块化多电平换流器(MMC)系统实现故障下的低电压穿越。但接地阻抗会影响整个系统的拓扑结构,使各序网络之间相互耦合,因此对该条件下MMC系统的建模和稳定性进行分析至关重要。文中首先建立单相接地故障下MMC系统交流侧等效模型,并分析混合注入双序无功电流后的故障穿越过程。然后,基于MMC内部子模块电容电压和桥臂电流的动态特性建立MMC系统的小信号模型,并在分析系统失稳机理的基础上,利用根轨迹法分析阻抗参数和电流耦合对MMC系统小信号稳定性的影响。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建21电平MMC仿真模型,仿真结果表明,电网阻抗减小或接地阻抗增大使得系统趋于不稳定,负序无功电流注入使得正序无功电流稳定区域增大。     

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。     

直流侧低频电流纹波优化的单相全桥逆变器设计

为了优化单相全桥逆变器的直流链路上的电流纹波,本文设计了一种增强型的单相全桥逆变器及其控制策略,可有效降低直流链路电流纹波,并同时在交流输出端提供了优质的正弦电能。加强型全桥逆变器增设了一对额外的开关,通过设计了互补控制方案,可防止双倍频纹波电流流入逆变器的输入端,直流输入侧仅需提供输出功率的直流分量。最后,试验结果验证了所设计的增强型单相全桥逆变器的效果。     

一种实现电流馈电全桥软开通的方法

在Buck电流馈电全桥拓扑的研究基础上,提出了一种实现全桥软开通的方法,即在电流馈线上接入一个电感,该电感是馈线上高频电流滤波网络的重要组成部分。详细分析了该拓扑软开关的工作过程,并给出了满足软开关条件的关键参数设计方法。将该拓扑用于一台直流输入电压为400V,母线电流为5.6A/100kHz样机上,其结果验证了它的正确性。     

电流型推挽全桥双向变换器的研究

研究了一种适合高低压变换的双向DC/DC变换器,该变换器为电流型推挽变换器和全桥变换器组合而成的电流-电压型拓扑.分析了双向变换器的升压和降压两种工作模态,以及该变换器实现能量双向流动的可行性.最后给出了实验波形.     

适用于直流电网的故障电流主动转移型MMC

柔性直流电网对价格高昂的高压大容量直流断路器(DC circuit breaker, DCCB)的需求限制了其发展与应用.论文提出了适用于直流电网的故障电流主动转移型低成本直流故障隔离方案,对半桥型模块化多电平换流器进行局部改造,使其在具备主动转移故障电流辅助分断故障线路的同时,降低了换流器桥臂子模块内器件的过流程度与...     

一种低输入纹波电流的直流变换器

随着TDD移动通信技术的广泛应用,TDD移动通信设备对通信电源的要求也越来越高。由于TDD设备的负载在持续不断的跳变,TDD通信电源的输入纹波电流会变得很大,这将会加大通信电源输入电解电容的容量,增加整个电源的体积,并使得输入电解电容的温升加大,降低电解电容的寿命,从而降低整个电源的可靠性。提出一种双级拓扑结构,该拓扑前级采用升压电路将输入电压抬升到一个较高的母线电压,后级采用全桥变换器,将母线电压转化为所需的输出电压。前级采用电压外环电流内环的双环控制方法,控制电源的输入电流,使输入电流跟踪输入电压,从而减小了输入电流的纹波。后级采用开环的控制方法,固定全桥变换器的占空比,将较高的母线电压经过隔离变压器转换之后降为所需的输出电压。该拓扑结构具有输入纹波电流小,电源功率密度大、可靠性高的特点。     

一种ZVZCS软开关全桥直流变换器的研究

研究了一种零电压零电流开关的移相全桥软开关电路。通过在原边电路结构中增加一个辅助变压器和两个二极管,该直流变换器能实现滞后臂开关管的零电流关断。详细阐述了电路各阶段的工作原理,分析了零电压和零电流开关设计条件。最后制作了一个400 W的直流电源,测试波形表明超前臂和滞后臂开关管分别实现了零电压开通和零电流关断,电路分析设计正确。     

用于城轨直流牵引系统的混合型MMC全桥子模块比例设计方法

城市轨道交通直流牵引供电系统是一个低电压大电流系统,受制于开关器件的通流能力,两电平变流器的单台容量难以满足需求。由全桥子模块和半桥子模块组成的混合型模块化多电平换流器（modular multilevel converter, MMC）可用于调制比大于1的系统中,利用全桥子模块的负电平输出能力,可以提高交流电压或降低直流电压。针对可用于城市轨道交通直流牵引供电系统的混合型MMC,提出一种全桥子模块比例的设计方法,满足高调制比稳态运行的需求和直流故障清除能力的需求,选取了常见的1 500 V地铁系统作为算例,选取3组参数,在PSCAD软件中搭建仿真模型,验证了设计方法的正确性。     

采用桥臂电抗器耦合的MMC直流侧故障过电流抑制新方法

针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)直流侧发生短路故障时换流站闭锁前桥臂过电流的抑制问题,提出了一种采用桥臂电抗器耦合的过电流抑制新方法。该方法不仅有效抑制故障电流,还能够改善系统的稳态运行。首先建立了采用桥臂电抗器耦合的MMC拓扑,阐明桥臂电抗器耦合原理。然后对该系统直流侧故障过电流进行分析,继而选取最佳的耦合系数。最后在Matlab中搭建了双端31电平系统仿真模型,分别在正常运行和故障两个阶段,将采用普通电抗器与采用耦合电抗器的系统各参数进行对比。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

一种具有故障阻断能力的改进混合型半桥MMC

为克服半桥模块化多电平换流器(MMC)直流侧短路后无法阻断故障电流这一缺点,提出一种具有故障阻断能力的改进混合型半桥MMC,依靠改进半桥子模块的故障阻断能力配合相应辅助电路实现故障电流转移与阻断。分析了直流双极短路故障下改进混合型半桥MMC故障阻断的动态过程,设计了关键器件的参数选择方法,并对比了该拓扑的经济性,与传统半桥MMC相比,改进混合型半桥MMC无需增加开关器件使用,仅增加晶闸管、二极管和1个机械开关,且通态损耗很低。最后,搭建双端51电平改进混合型半桥MMC直流输电模型对所提拓扑的故障阻断能力进行验证,仿真结果表明,所提改进混合型半桥MMC拓扑能够在几十ms内清除直流故障,具有良好的实用性和经济性。     

可改善中压MMC谐波特性的无差拍控制策略

为解决模块化多电平换流器（modularmultilevelconverter,MMC）输出电流畸变问题,提出一种中压直流配电网MMC的无差拍电流控制策略。该策略在每个控制周期内根据交流侧实际电流和参考电流的差值计算通断子模块的数量,使MMC能够在子模块开关次数较低的情况下增加电平切换频率。同时,所提策略无需比例积分调节（proportionalintegralcontrol,PI）,且减少了坐标变换次数,具有较快的计算速度。