基于MMC的配电网电力电子变压器故障特性分析

介绍了配电网电力电子变压器输入级、隔离级和输出级通常采用的拓扑结构;选取了半桥子模块型模块化多电平换流器、双有源桥和三相逆变器作为研究对象,基于PSCAD仿真平台,搭建了10k V配电网电力电子变压器仿真模型;对电力电子变压器中可能出现的故障类型,包括交流输入侧故障、中压直流侧故障、低压直流侧故障以及功率开关元件故障等进行了理论分析与仿真验证;对各类故障下电力电子变压器的过电压、过电流水平进行了分类统计,指出了对配电网电力电子变压器影响较大的故障类型。     

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。     

电力变压器铁心接地故障的分析及处理

分析了变压器铁心接地的原因和处理铁心接地故障的方法,并提出了预防故障发生的措施。     

基于伪双极MMC换流器的直流配电网接地设计

目前伪双极MMC换流器在实际工程中应用较多,其接地方案的设计是直流工程系统规划及设计的重要组成部分。本文从接地方式选择、故障电流计算及接地电阻选型三个层级展开研究,对直流配电网常用接地方式进行分析,建立联接变阀侧中性点经电阻接地直流配网单极接地故障模型,基于模型简化分析得到故障电流及故障时桥臂电流的解析表达式,提出接地电阻参数的计算选型原则,最后通过仿真验证了理论推导结果的正确性。     

基于MMC的电力电子变压器保护系统研究*

介绍了基于MMC的电力电子变压器主电路拓扑及运行原理;对其可能出现的故障类型配置了相应的故障量测点以及保护方法;对MMC型电力电子变压器中存在的特殊故障及保护问题进行了详细分析,包括交流输入侧接地电阻的选择对交流侧接地故障和直流侧单极接地故障的影响,直流双极短路故障发生后采用具有直流故障电流抑制能力的箝位双子模块替换半桥子模块之后产生的过电压问题,以及电力电子变压器隔离级串联电容迅速放电产生冲击过电流问题;针对以上问题提出了相应的保护应对策略,并通过PSCAD仿真证明了所提策略的正确性和有效性。     

基于MMC结构的电力电子变压器拓扑结构及控制策略研究

电力电子变压器是一种多功能的智能变压器,其特点是体积小重量轻,且具备改善电能质量等功能,是智能电网的重要设备之一。首先介绍了电力电子变压器的基本概念和发展趋势;之后分析了电力电子变压器的几种典型拓扑结构并简要介绍了对应的控制策略。选定了一种三相四线制电力电子变压器的拓扑结构,分析了其基本原理和控制策略,并在PSIM软件中建立了其仿真模型。对电力电子变压器变压和电能质量调节这两个主要功能进行了仿真和物理试验验证,结果证明了所用拓扑结构和控制策略的正确性和有效性。     

功率开关故障情况下MMC型电力电子变压器的故障穿越运行策略

基于模块化多电平结构的电力电子变压器输入级、隔离级和输出级均包含大量的IGBT和续流二极管。针对各层级IGBT和续流二极管在开路故障和短路故障下的电路拓扑和故障特性进行了分析,根据电力电子变压器各层级的特点,设计了相应的冗余方案以实现故障穿越:输入级采用子模块热备用冗余;隔离级首先对双有源桥进行了改进,通过在其串联电容侧并联半桥模块以便于单级双有源桥的切除,以此为基础为隔离级配置了热备用的冗余;输出级逆变器采用桥臂冗余。最后,通过仿真验证了所提故障穿越运行策略的有效性。     

配电网电力电子变压器仿真研究

电力电子变压器是一种多功能的新型智能变压器,其最大特点是体积小重量轻、能改善电能质量和具有灵活的输电方式,是建设绿色电网和数字电网的重要设备之一,目前正受到越来越多学者们的关注。首先简要阐述了电力电子变压器的发展以及研究的必要性;其次,介绍了AC/DC/AC型电力电子变压器的工作原理及其拓扑结构;然后,对电力电子变压器控制器进行了设计和仿真分析,仿真结果表明,所设计的电力电子变压器具有传统变压器所不具备的许多独特性能,且达到了较理想的效果;最后进行了总结并分析了今后电力电子变压器发展将要面临的挑战。     

配电网中的电力电子变压器研究

针对电力电子变压器(PET)在配电网中的应用,采用三级拓扑结构,提出一种新方案。输入级高压为三电平整流电路,以降低元器件耐压等级,采用无功功率和高压整流输出电压闭环,以实现无功可调和稳定高压侧的直流电压;隔离级采用高频变压器,其高压侧为三电平拓扑,低压侧为二极管整流,实现从高压到低压的dc/dc变换和隔离目的,而且通过输出电压闭环控制确保低压直流侧电压恒定;输出级低压为二电平三相逆变电路,采用输出电压闭环以控制期望的电压。采用三级控制分别对应三级电路,以实现系统输入电流正弦、负荷侧供电电压恒定,灵活传输有功,向电网注入无功等功能。详细介绍了所提出的PET系统各部分工作原理,并基于Matlab/Simulink建立了仿真模型,以DSP TMS320F2812为基础构建了实验平台,仿真和实验结果验证了该PET系统可行、有效。     

配电网电力电子变压器技术综述

为弥补传统电力变压器在智能电网中的不足,基于电力电子技术的电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)得到人们的大量关注.介绍了目前国内外PET相关的主要技术,对PET拓扑结构做了对比与分析.经分析讨论认为,配电网中PET的拓扑结构应当根据实际情况灵活配置,模块化多电平变流器型三级...     

配电网电力电子变压器技术综述

电力电子变压器旨在代替传统电力变压器,实现电压变换、电能控制、无功补偿和不间断电源等智能化功能,使配电网结构更加精简,运行更加高效。首先对电力电子变压器的发展历程、优势和工作原理进行了论述和分析,然后对电力电子变压器技术中的功率器件、高频变压器、电路拓扑结构、控制技术以及应用等关键问题和研究现状进行了较为全面的阐述,最后指明目前电力电子变压器亟需解决的问题。     

MMC型电力电子变压器运行可靠性分析及其应用

电力电子变压器的运行可靠性水平受历史运行工况、元器件健康水平等因素直接影响.基于功率器件损耗分析,该文提出模块化多电平级(modular multilevel converter,MMC)型电力电子变压器运行可靠性评估方法,将运行条件纳入分析范畴以评估短期运行时设备可靠性变化情况.首先详细分析电力电子变压器输入级、隔离...     

电力变压器铁心多点接地故障原因及分析

电力变压器因铁心多点接地而产生的故障在变压器常见故障中占有较大比重,文中对变压器铁心多点接地故障的原因进行分析和讨论,阐述了变压器铁心接地的原理和实现方法,归纳和列举了产生铁心接地故障的原因和典型实例以及预防和消除变压器铁心多点接地故障的实用措施：     

应用于交直流配电网的电力电子变压器

针对交直流配电网的需求,提出了一种可应用于交直流配电网的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)拓扑。与传统PET相比,该拓扑的优势在于为直流电源及直流负荷提供了接口,具备直流故障穿越能力,能够显著减少网络中换流器的数量,提高供电可靠性。同时,分析了新型PET在典型交直流配电网中的运行模式,并在此基础上,对PET各级的控制及调制策略进行了设计。最后,通过仿真验证了该拓扑及控制策略的合理性,突出了PET在交直流配电网中的能量调控作用。     

电力电子变压器直流端口极间短路故障特性分析

作为能源互联网中的重要设备,电力电子变压器的故障特性分析对系统的稳定运行与保护配合具有重要意义。该文基于电力电子变压器的结构,分析了直流端口出现极间短路情况下的故障特性。根据极间短路的故障特征,将极间短路的发展过程划分为两个阶段,即RLC谐振阶段和电感续流阶段,并通过推导得到了各阶段的端口电压及短路电流的表达式。给出了极间短路故障特性的影响因素,详细分析了电力电子变压器故障端口模块的结构及相关参数对极间短路电流的影响。最后通过仿真实例验证了故障特性分析方法的正确性。     

含电力电子变压器的配电网单相接地故障集成化消弧方法

在电力电子变压器输入级变流器直流侧电容中点设置接地支路,配合αβ0坐标系下的多变量解耦控制,提出一种配电网单相接地故障集成化消弧方法,该方法具备基于0轴电压调控的配电网对地参数不对称补偿、单相接地故障选相、自适应消弧功能和基于α、β轴电压调控的源端功率平衡功能.配电网正常运行时,实时监测配电网对地参数不对称引起的中性点...     

换流变压器阀侧接地故障特性分析

对贵广二回换流变压器阀侧接地故障情况的仿真试验结果进行分析,针对交流侧断路器延时开断,导致故障扩大的可能原因进行定性的分析.在此分析的基础上,比较试验结果和电磁暂态直流仿真(EMTDC)计算的结果,进而说明现有的直流输电系统故障仿真分析方法的不足.建议展开直流输电系统故障的理论分析,并指出其对实现直流保护模块化、标准化设计的重要性.     

面向 MMC型电力电子变压器可视化平台的设计与开发∗

为实现 “双碳目标”,电力系统逐步向清洁低碳的能源互联网形式发展.电力电子变压器在能源互联网中广泛用作电能路由器的执行机构,因而催生出对全新测控系统的需求.针对模块化多电平电力电子变压器 (Modular Multilevel Converter Based Power Electronic Transformer,MMC-PET)的结构特征,设计一个人机交互可视化平台. 基于 ModBus协议,实现触摸屏端与主控器间的通信,通过对触摸屏界面的设计完成平台开发.实物验证结果表明, 该平台运行稳定,能够进行良好的人机交互.     

面向智能配电网的电力电子变压器研究

电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)是一种新型的电能转换工具,它不仅具备传统变压器变压、隔离的基本功能,而且还兼具电能质量控制的功能。文中基于电力系统的高效环保等目的,提出了一种适用于智能配电网的电力电子变压器,分析了一种三级式拓扑结构,针对三级式拓扑结构,研究控制策略的实现,揭示了电网与负载之间能量交换机理。基于上述研究搭建了一台100 k W 600 V/220 V三相四线制实验样机,经实验结果验证文中所述的三级式拓扑结构与控制策略是可行的,且具有一定的参考价值。     

基于电力电子变压器的中压直流互联配电网协调控制方法

多端口电力电子变压器(PET)作为柔性互联配电网关键装备,其端口解耦控制与区域协调控制是保证跨区域互联系统安全稳定运行的关键技术之一.文中以基于隔离型模块化多电平变换器(I-M2C)的多端口PET作为关键装备提出一种依靠中压直流(MVDC)馈线互联的柔性配电网架构.首先,分析基于MVDC馈线跨区域互联配电网方案的技术特点,建立基于双调制自由度的I-M2C型PET端口数学模型.然后,根据端口数学模型及不同稳态运行模式需求提出各端口基于双调制自由度的解耦控制方法.同时,介绍了跨区域互联模式下区域间主从控制策略,总结了柔性配电网在各工况下的运行模式.最后,通过MATLAB/Simulink搭建了10 kV仿真系统模型,验证了MVDC互联的柔性配电网协调控制策略的有效性与可行性.