交流侧故障下MMC-HVDC能量平衡控制策略

针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性直流输电系统(MMC-HVDC)在交流侧故障下的常规控制方法存在换流器内部能量难以快速控制,交流侧故障导致各桥臂间能量可能出现不平衡等问题.从换流器内部机理的控制角度出发,提出了基于能量平衡控制的MMC控制方法,该方法通过优化控制MMC各桥臂电流分量来调节换流器桥臂间的功率流向,实现交流侧电流与换流器内部能量的协同控制,有效抑制换流器在系统故障过程中所引起的内部能量不均衡过程.最后,通过MATLAB/Simulink平台搭建了37电平MMC-HVDC仿真模型,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性.     

基于MMC的PR环流抑制器优化设计

模块化多电平换流器型高压直流输电系统(MMC-HVDC)各桥臂之间存在一定的环流,直接影响系统的稳定性.为了抑制环流,根据环流中二倍频分量特性,首先建立两相旋转坐标系下MMC的环流数学模型,然后设计能够抑制环流的比例谐振控制器(PR controller),并在此基础上增加桥臂电流反馈环节.最终,在PSCAD/EMTDC环境下搭建21电平MMC系统仿真模型,仿真结果表明,优化了PR控制器的性能,提高了系统的稳定性和环流快速抑制能力.     

网压不对称工况下MMC桥臂能量优化控制

为保证模块化多电平换流器安全稳定运行和降低其对子模块电容的需求,针对模块化多电平换流器在网压不对称时出现的各桥臂间能量不平衡以及子模块电容能量波动增加等问题,提出一种适用于网压不对称工况下MMC桥臂能量优化控制策略。该方法在分析网压不对称工况下MMC内部能量变化的基础上,以抑制负序电流为系统控制目标,优化控制MMC桥臂电流各分量,进行相间及同相上下桥臂间能量平衡控制,并采用环流注入控制策略减小子模块电容能量波动,从能量平衡和降低能量波动2个方面优化控制网压不对称工况下MMC内部桥臂能量,实现MMC的安全稳定裕度提升,降低MMC对子模块电容的需求。最后,通过MATLAB/SIMULINK进行仿真验证。研究结果表明:本文所提出的控制策略能有效实现对MMC内部能量变化控制,有助于系统稳定运行。     

电网电压不平衡时对MMC影响分析及控制策略研究

模块化多电平换流器(MMC)在中、高压能量交换系统中应用越来越广泛。当MMC用于中低压配电网领域,电网电压的不平衡会产生负序电流,引起MMC桥臂环流增加和功率、直流电压的波动,严重时可能会影响换流器的运行特性。为确保换流器的安全运行及提高电能传输质量,研究MMC在电网电压不平衡状态下的控制策略尤其关键。首先对比分析电网电压不平衡时对MMC和传统二电平VSC内外特性所造成的影响;然后提出一种基于MMC桥臂电流的统一电流控制器,将MMC的交流侧电流和内部不平衡环流同时控制,不需分离电流分量,减少环流抑制器,整体控制系统得以简化,响应速度快;最后,在PSCAD/EMTDC中搭建5电平MMC仿真模型,验证所提控制策略的可靠性和有效性。     

基于模块化多电平换流器电容均压控制的环流抑制策略

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)子模块电压波动导致相间环流过大的问题,在设计MMC子模块均压的基础上,提出一种将低通滤波器与并联的多个准比例谐振(quasi proportional resonant,QPR)控制器结合的新型环流抑制器.首先介绍MMC基本拓扑结构及分析MMC桥臂子模块电压波动与桥臂环流的机理关系,然后提出基于MMC电容均压控制的环流抑制策略,最后在Matlab/Simulink中验证该方案的有效性与可行性.仿真结果表明,MMC子模块电容电压波动幅度较小,并且MMC中高频与低频环流均在合理范围之内.     

基于模型预测方法的MMC环流抑制策略

为了抑制模块化多电平换流器(MMC)的相间环流,提出一种基于模型预测(MPC)方法的环流抑制策略.该方法在传统系统控制的基础上,结合最近电平逼近调制,通过检测环流方向,利用模型预测实现模块数的实时更新,从而达到定量抑制二倍频环流的目的.和传统环流抑制策略相比,该方法不必考虑环流频率特性,同时省去了复杂的参数设计,实现简单,更适用于MMC模块数较多的工程实际情况.在PSCAD中对上述控制策略进行了仿真验证,结果表明:所提策略可以定量抑制MMC相间环流,从而有效减少桥臂电流畸变和子模块电压波动.     

三相四桥臂并联逆变器的零序电流建模与控制

针对三相四桥臂逆变器直接并联时的零序电流控制问题,通过建立直接并联三相四桥臂逆变器的桥臂平均模型,推导出零序电流的动态平均模型,揭示了系统中零序环流的形成机理.基于常用的载波正弦脉冲宽度调制(SPWM)方法,提出了基于第四桥臂电流闭环的直接并联三相四桥臂逆变器零序电流控制方法,从而抑制了两组直接并联逆变器第四桥臂中线间的零序环流.仿真和实验结果表明,所提出的控制方法能有效解决直接并联三相四桥臂电压源逆变器间的零序环流控制问题,可为微电网中大功率新能源发电并网逆变器的并机扩容提供技术保障.     

MMC-HVDC的环流抑制和并网控制策略

为了使得柔性直流输电MMC-HVDC更加稳定地接入电网,并且有效地抑制其桥臂环流,提出了一种改进型的控制策略.首先,实时监测上、下桥臂电流以及子模块电容电压;通过计算得到环流抑制分量以及子模块电容电压平衡分量,将两者叠加到MMC的调制波中,从而有效地抑制桥臂二次环流分量,同时也降低了系统的开关损耗.然后,利用并网控制策略,独立地控制系统的整流侧和逆变侧的电力潮流,保证直流母线电压在负荷改变时保持恒定,实现了子模块电容电压的动态平衡.最后,搭建MMC-HVDC系统的仿真模型,仿真结果表明,桥臂环流被有效地抑制,直流母线电压保持恒定.同时,搭建了五电平实验样机,实验结果也有效地证明了控制策略的正确性.     

模块化多电平换流器的新型桥臂故障容错控制方法

模块化多电平换流器（MMC）被广泛应用于中高功率的输配电场景中，相比传统换流器，MMC可以在桥臂故障的情况下保持容错运行，提高了供电可靠性.尽管已经有相当多的关于MMC的容错运行控制方面的研究，但当三相MMC的一个桥臂发生严重故障而必须被旁路时，其控制方法还没有相关研究.为了解决这个问题，提出了一种新型桥臂故障容错控制方法，该方法通过对桥臂环流的直流分量和交流分量进行调节，实现了对除发生严重故障而被旁路桥臂以外的上下桥臂电容电压的独立控制.通过使用MATLAB/SIMULINK对连接到低压电网的三相MMC进行仿真，证实了所提出的容错方法的可行性和有效性.     

基于离散模型的MMC环流抑制控制器的设计

模块化多电平换流器内部三相环流直接影响MMC的运行特性和系统损耗,为了抑制MMC的内部三相环流,本设计在MMC内部连续数学模型的基础上,采用二倍频负序坐标变换将换流器内部的三相环流分解为d-q旋转坐标系下的直流分量,利用欧拉近似公式建立了MMC内部离散数学模型;在此基础上设计了由坐标变换、离散调节器及反坐标变换环节构成的环流抑制控制器,得到内部环流压降,协同载波移相调制策略,有效抑制了MMC的二倍频环流,减少了桥臂电流的畸变程度,使其逼近正弦波,同时还降低了子模块电容电压的波动幅度;在PSCAD/EMTDC环境下搭建了21电平MMC-HVDC仿真模型,仿真结果表明:本设计中的控制器在不改变MMC外部特性的前提下使二倍频环流的幅值降低了84.27%,能有效抑制MMC内部的二倍频环流,有利于MMC的稳定运行,便于工程实际应用。