一种新型MMC拓扑的分析与控制

提出新型模块化多电平拓扑,其在传统模块化多电平拓扑的每个桥臂上增加1个H桥单元,实现了输出电平数的大幅增加,H桥单元可调节输出电平数,其直流电压需为模块单元电压的一半。为了实现新型逆变电路的稳定输出,设计了包含基于载波叠加的正弦脉冲宽度调制方法和电容电压平衡控制方法的整体控制策略。最后对三相模块化多电平电路进行了仿真验证,仿真结果表明新拓扑可将输出电平数由2n+1提升至4n+1,控制策略实现了电容电压的稳定。新拓扑及其控制策略的有效性得到了验证。     

基于MMC拓扑的有源滤波器控制策略研究

为提高大容量有源滤波器(APF)的耐压水平和等效开关频率,提出了一种基于模块化多电平(MMC)的有源滤波器控制方法。该控制方法对APF输出的基波电流采用间接电流方式实现有功和无功的解耦控制,采用基于正序基波提取器的预测谐波电流控制实现对谐波电流的补偿,然后将间接电流方式和预测谐波电流控制方式产生的电压信号作为有APF输出电压的参考值。同时,为克服传统载波相移脉宽调制方式均压控制环节PI控制器繁多的缺点,对载波相移脉宽调制方式做了改进,采用载波相移脉宽调制和电容电压排序均压控制相结合的调制方式。通过Matlab/Simulink对其进行了仿真验证,该控制方法是正确可行的。     

基于MMC拓扑的电力电子变压器研究综述

模块化多电平电力电子变压器将模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)与电力电子变压器(power electronic transformer,PET)相结合,在中高压大功率电能变换领域展现出广阔的应用前景。文中重点聚焦基于MMC拓扑的PET,首先回顾PET的发展历程,然后分别从系统级拓扑和MMC子模块拓扑两个方面对国内外最近研究进展进行归纳整理和分析对比。在此基础上,总结模块化多电平PET的控制架构、控制方法和故障隔离与容错策略。最后,探讨模块化多电平PET存在的关键问题和拓展研究方向。     

基于MMC拓扑的UPFC控制策略仿真研究

统一潮流控制器（UPFC）的容量和鲁棒性是其工程实用的难点。为提高容量,将模块化多电平变流器（MMC）引入到UPFC中以替代传统的三相全桥拓扑,其级联多电平特性适合高压大功率的发展方向。为增强鲁棒性,针对UPFC强耦合、非线性的特点,在交叉解耦控制策略基础上引入反馈线性化和变结构控制方法设计控制器。在Matlab/Simulink中进行数值仿真,仿真结果表明,UPFC在调节潮流时既保留了交叉解耦控制快速性和解耦性的特点,又提高了系统对于线路参数变化时的鲁棒性。     

基于MMC的STATCOM改进下垂控制策略研究

模块化多电平技术(MMC)已经用于静止无功补偿器(STATCOM)中,称之为M-STATCOM。对于M-STATCOM,不同模块之间的电流均衡控制对整个系统的可靠运行非常重要,传统电流均衡控制存在着对模块电压调节适应性不足等问题。从M-STATCOM数学模型入手,分析了M-STATCOM中变换器的下垂特性,并以此提出基于下垂控制的一种改进电流均衡方法,可以自适应的控制每个模块的基准电压,同时实现M-STATCOM的均压均流控制。通过理论分析和实验验证,证明所提方法的有效性,提高了M-STATCOM的控制性能。     

新型多电平转换器拓扑结构及应用综述

<正>介绍了现代多电平变换器最新研究,包括了新型拓扑结构、优化的调制方案、以及运行控制方面遇到的问题等。同时提出了现代多电平变换器研究的瓶颈和发展趋势,为该技术的应用和研究提供了重要的参考。多电平变换器作为大功率电力电子变换器在工业界和学术界得到了越来越多的重视,已经在工业领域发展成熟。目前,多电平变换器已经有了商业化标准和定制的产品,因此有着广泛的应     

基于MMC的电机驱动新型控制方法

针对电机在低频工况下出现的电容电压波动、桥臂环流等问题,提出了一种无权重系数的模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter ,MMC)驱动模型预测控制策略。在假设子模块(Submodule,SM)电容电压均衡的前提下,建立相电流目标函数并求取最优解,通过引入补偿电平数,实现对环流的优化控制。同时为改善传统排序均压控制算法速度较慢的不足,优化了现有SM电容均压控制策略,引入保持因子,并依据理想情况下MMC的电容电压规律,进行归并排序,保证了MMC中各SM电容电压的均衡。通过仿真验证了所提方法能有效实现对电机的控制。     

混合型MMC的开关频率优化控制算法

混合型模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的桥臂由半桥子模块HBSM(half-bridge sub-module)和全桥子模块FBSM(full-bridge sub-module)组成,损耗低、成本低,同时具有故障穿越能力。但是,子模块SM(sub-module)电容均压会造成较高开关频率,导致开关损耗较大。为了解决该问题,研究了基于混合型MMC的开关频率优化控制策略,将保持因子引入混合型MMC模型,通过数学推导,设计了基于电容电压波动率的保持因子控制器。仿真结果表明,开关频率优化控制算法在保持均压效果的前提下,有效降低了开关频率,在高压直流输电等领域具有理论意义和工程实践价值。     

基于MMC的锂电池管理器研究

研究了一种基于MMC(modular multilevel converter)的锂电池管理器,该管理器能将充放电控制和电池均衡管理统一在同一变换器内部完成,解决了传统电池管理器将充放电控制器和电压均衡电路相互独立而使电路较为复杂的问题。首先分析了变换器的工作原理,以12 V电池包为例设定了功能需求,并依此设计了控制策略与能量管理策略,相应地得到了控制框图与控制器的程序流程图;然后设计了实验样机,进行了关键参数的设计;最后,对设计结果进行了仿真分析和实验验证。仿真结果表明该管量器能够实现双向电流控制、输出稳压控制和单体电池均衡,验证了上述分析和设计的正确性。实验验证了双向充放电电流控制与稳压环控制的可行性,而单体电池的长期电压均衡仍有待进一步实验验证。     

模块化多电平高压变频器拓扑结构及其控制

新型的模块化变换装置在高压大功率场合逐渐得到应用,概述了模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC),通过分析MMC的拓扑结构及其工作机制,建立了基于开关函数的MMC数学模型,在此基础上采用载波正负反相层叠脉冲宽度调制技术(POD-PWM)及基于排序法的电容电压平衡控制,实时检测换流器各子模块电容电压并进行排序,根据每一相上、下桥臂电流方向,对子模块进行充电、放电或者旁路操作,达到控制电容电压平衡的目的。在Matlab-Simulink环境下搭建仿真模型,仿真结果表明该方法可行且有效,实现了换流器正常运行、电容电压稳定的预期目标。     

多电平矩阵变换器的控制策略研究

提出了一种新颖的多电平矩阵变换器,介绍了其拓扑结构、工作原理和空间矢量调制技术.维持变换器内开关单元中点电容电压恒定和选择适当的控制策略,能在变换器两侧合成期望的可控正弦输入/输出电压.最后,对多电平矩阵变换器进行了仿真,验证了变换器的良好性能.     

模块化多电平换流器的调制策略研究

介绍了MMC的拓扑结构和基本运行原理,对MMC的调制算法和子模块电容电压的均衡策略进行了分析,利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,在不同运行条件下进行仿真分析,通过仿真结果验证MMC调制策略的可行性和正确性.     

适用于模块化多电平变换器的改进调制策略研究

在介绍模块化多电平变换器基本运行特性的基础上,分析了传统的最近电平逼近调制(Nearest Level Modulation,NLM)策略,针对传统的NLM调制提出一种优化改进策略,该策略能够将变换器的输出电平数由N+1提高至2N+1,有效降低变换器输出电压的谐波含量,提高变换器输出性能。同时,所提调制策略还能够降低子模块电容电压的波动,有利于延长电容器的使用寿命。最后,在PSCAD/EMTDC软件平台上建立了系统的详细仿真模型,验证了所提策略的有效性。     

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。     

一种新型的无变压器级联型多电平变换器拓扑

H桥级联多电平逆变器在高压大容量变频调速领域得到了广泛的应用,其最大的不足之处是必须使用庞大、复杂而昂贵的多绕组移相隔离变压器。为了省去传统H桥级联多电平变换器中的多绕组移相变压器,提出了一种新型的无变压器级联型多电平变换器拓扑结构。该拓扑由通用拓扑结构派生而来,全部由基本单元级联而成,不需要大量独立直流电源,省去了多绕组移相隔离变压器,具有模块性强、结构简单、易于扩展等优点。和现有的主要多电平拓扑结构相比,随着电平数的增多,使用元件较少,更适合于五电平及以上多电平使用。以五电平拓扑为例进行了研究,分析了其工作原理和悬浮电容电压平衡控制方法,仿真和实验结果验证了其可行性。     

基于准Z源直接矩阵变换器的新型空间矢量调制策略研究

由于矩阵变换器的电压利用率较低,严重限制了其在并网变换器等方面的应用,故将准Z源网络引入到矩阵变换器中,并提出新型直通状态插入方式,从而提高了电压利用率和抗干扰能力等。首先,分析准Z源直接矩阵变换器的升压原理;其次,简单介绍了双空间矢量调制方法,然后在采用直通状态代替部分零矢量的传统调制基础上,提出新型直通状态的插入方式,把直通零矢量均分10等份插入到SVPWM调制策略中,降低了稳态状态下Z源网络电容电压和电感电流的波动;最后,搭建准Z源直接矩阵变换器的仿真模型和实验平台,结果验证了这种新型调制策略的正确性和有效性。     

矩阵变换器新型SVPWM调制策略的仿真研究

针对矩阵变换器电压传输比偏低的问题,提出了一种优化的间接空间矢量的调制策略(新型SVP-WM).从理论上分析了新型SVPWM调制策略及其提高矩阵变换器电压传输比的性能,建立仿真模型进行仿真实验.理论分析和仿真实验研究均表明:在线性调制范围内新型SVPWM调制策略将电压传输比从传统间接空间矢量的0.866提高到0.955...     

一种改进的模块化多电平变换器调制策略研究

在介绍了模块化多电平变换器(MMC)基本运行原理的基础上,分析了传统的统一脉宽调制(SUP-WM),针对该调制策略输出电压电平数只能达到n+1(n是MMC各桥臂子模块个数),采用一种改进型SUPWM调制策略,该调制策略可以使得输出电压电平数达到2n+1,降低了输出电压的谐波含量和开关管的电压应力。最后通过Matlab/Simulink和MMC实验样机对改进型SUPWM调制策略进行验证,仿真和实验结果证明该调制策略正确、有效。     

矩阵式变换器的调制策略综述

矩阵式变换器所含开关较多,数学模型复杂,控制繁琐,因而在矩阵式变换器的实际应用中,采用适当的调制策略加以实现,这是保证系统稳定可靠运行的一个至关重要的环节。本文在矩阵式变换器拓扑结构和换流方法的基础上,详细综述了三相-三相交流矩阵式变换器的几种调制策略,最后对矩阵式变换器的调制策略进行了展望。     

模块化多电平环流抑制与载波调制策略研究

为抑制模块化多电平变换器(MMC)的内部环流,提出了两种环流抑制方案:方案1只抑制环流中的交流分量,方案2采用既抑制交流分量同时控制直流分量的控制策略;方案2与方案1相比具有较快的动态响应特性。对各种多电平脉宽调制(PWM)技术进行了比较分析,并重点研究了上、下桥臂分别采用载波交错PWM和非交错PWM时对桥臂电流、子模块电容电压和输出电压、电流的影响,研究结果表明:采用载波交错PWM可改善输出电压、电流波形,但会增加桥臂电流纹波。最后通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。