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.     

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。     

交流侧不对称故障下柔性直流输电系统优化控制研究

基于模块化多电平S换流器的柔性直流输电系统（Modular Multi-level ConverterHigh Voltage Direct Current,MMC-HVDC）在交流电网发生不对称故障时,故障侧MMC的内部特性和系统运行都受到较大影响.基于MMC桥臂平均值模型,提出一种不对称工况下MMCHVDC系统的优...     

晶闸管整流装置的桥臂短路故障分析

本文分析了晶闸管整流装置的桥臂短路故障问题。分别就三相桥式可控及不可控整流电路的桥臂短路的物理现象和演变过程进行了详细的讨论。这些分析都通过计算机仿真进行了验证,并给出了一些有用的结论。     

基于模拟退火法优化的MMC二次环流计算方法

提出了一种模块化多电平换流器(MMC)二次环流计算方法,从电容伏安特性和等效开关函数角度出发,将桥臂能量均衡控制环节简化成双比例调节器后,推导得到二次环流计算模型.分析了MMC的拓扑结构及其控制方法,在充分理解二次环流产生原因的基础上,详细给出了二次环流计算模型的推导过程.同时为了进一步提高计算精度,建立了二次环流修正模型,并采用基于最小二乘法优化的模拟退火法求解最优参数.分析该模型得到了二次环流与桥臂能量均衡控制环节K_(V1)、K_(I1)有关,且随K_(V1)的增加而增加,随K_(I1)的增加而减少的重要结论,为减少二次环流提供了理论依据.最后PSCAD仿真结果表明该方法可以较为准确地计算二次环流,从而验证了该方法的有效性和可行性.     

单周控制四桥臂三相四线制有源电力滤波器

提出一种基于单周控制的四桥臂三相四线制有源滤波器.该控制方法不需要检测三相负载电流和三相电源电压,不需要使用任何乘法器,可以大大简化谐波检测电路和电流跟踪控制电路.整个控制电路由4个带复位积分器、几个触发器、比较器和一些模拟器件组成,控制电路简单、可靠、无延佑迟.主电路开关频率恒定,容易实现.在对四桥臂变换器的三相四线制有源滤波器进行分析、建模的基础上,进行了仿真研究,仿真结果表明单周控制三相四线制有源滤波器能有效地补偿系统谐波、零序和无功电流,而且响应快、补偿性能好.     

带不平衡负载的三相四桥臂逆变器的研究

文章对三相四桥臂逆变器的控制系统进行设计,建立了基于对称分量法和双同步旋转d-q坐标系的双环控制结构,电压外环和电流内环均采用前馈解耦的控制策略,使三相四桥臂逆变器具有带不平衡负载的能力.最后,以1.5 kW三相四桥臂逆变器装置进行实验,实验结果验证了上述方案的正确性和有效性.     

有源电力滤波器主电路及控制系统设计

随着非线性负载的应用越来越广泛,三相四线制供电系统中的谐波问题和中线电流过大的问题对配电网造成严重的危害.文章以三相四桥臂有源电力滤波器为例,给出了主电路和控制系统的详细设计过程.实验结果表明:三相四桥臂有源电力滤波器对谐波和中线电流能够进行有效补偿,设计方案是可行有效的.     

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。     

电压三相不平衡时MMC型固态变压器的联合控制

针对网侧电压三相不平衡时电流负序分量使电流迅速增加进而危及系统安全的问题，提出电压三相不平衡时模块化多电平换流器(modular multilevel converter,简称MMC)型固态变压器的联合控制策略.在对电流正负序分量进行双序控制的基础上，设计了环流抑制器.仿真实验结果表明该联合策略具有有效性.     

无变压器MMC交流故障穿越策略

基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性技术是实现城市分区电网互联的新技术,针对目前双联接变压器半桥子模块MMC和单联接变压器混合子模块MMC的柔性互联装置造价高和占地面积大的缺点,提出了 一种基于无变压器混合子模块MMC的供电分区柔性互联装置.分析了装置连接的分区电网间零序电流特性,设计了 一种基于比例谐振控制器的零序电流抑制策略.针对电网故障时,非故障相电压抬升对装置运行特性的影响,指出了一种降低直流电压的控制方法,并给出了电网故障时直流电压参考值和装置MMC桥臂全桥子模块占比的设计方案.在基于RT-LAB的半实物实验平台上进行了实验,实验结果表明电网单相对地故障时分区电网间的零序电流为零,装置仍然可以实现75％额定功率的传送,验证了本文直流电压参考值和全桥子模块占比设计的正确性以及交流故障穿越策略的有效性.     

分频输电系统交交变频器桥臂短路故障研究

根据晶闸管开关特性,对分频输电系统中交交变频器发生桥臂短路后电气量的故障特性进行分析。分析中考虑了整流状态、逆变状态及正反桥切换阶段等3种工况,给出了低频侧电压波形和低频、工频侧电流的计算方法,得到了分频输电系统变频器桥臂短路故障时,系统电气量的特征规律。分析结果表明,分频输电系统在变频器桥臂短路故障时存在着桥臂换相失败、低频侧电压有效值明显降低以及工频侧出现较大的故障电流等特征。与拖动用的交交变频器比较,分频输电系统中变频器主要运行在逆变状态,工频侧的短路电流幅值得到了明显抑制,工频侧的短路电流峰值可能较整流状态减少40%以上。计算结果验证了以上分析的正确性。     

模块化多电平换流器的桥臂聚合模型

模块化多电平换流器（MMC）在新能源并网、岛屿供电等方面具有独特的优势,得到了越来越广泛的应用.由于MMC子模块数众多,导致其电磁暂态仿真计算量大、耗时多,增加了MMC设计和优化的难度,更不利于含MMC电力系统的电磁稳定性仿真分析,因此需要建立准确高效的仿真模型以便于对系统不同的运行方式和工况进行分析.依据MMC子模块工作模态,分析了MMC桥臂的工作模式,建立了一种可适用于系统级分析的桥臂聚合模型,推导了其参数的计算方法.最后在PSCAD/EMTDC中搭建了一个49电平MMC详细电磁暂态模型及其等效聚合模型,对比了两种模型在VSC-HVDC的启动、运行、故障时的动态过程.结果表明,所提出的MMC聚合模型可以精确模拟各种工况下MMC的系统级行为.      

优化开关频率的三电平四桥臂逆变器矢量控制

三电平四桥臂逆变器基本空间矢量数目多,并且具有冗余分量,给绝对开关状态的选择带来了困难.本文提出一种优化开关频率的3-D SVM控制方法,将abc坐标系下的三相参考电压归一化处理,确定参考矢量所在的小立方体,计算参与矢量合成所需的基本作用矢量及开关序列,给出了满足最低开关切换次数的映射关系.采用MATLAB/simulink仿真平台对该方法进行了仿真验证.结果表明该方法能够有效地跟踪参考矢量的变化,并降低每个采样周期内的开关次数.     

三相四桥臂逆变器的分序前馈解耦控制的研究

三相三桥臂逆变器一般给三相对称负载供电,针对不对称负载和非线性负栽,我们一般采用三相四桥臂逆变器．采用对称向量法,将三相输出电压和电感电流分解正序分量,负序分量和零序分量,在正序dq坐标系（零序分量在正序幽坐标系下）和负序幽坐标系进行旋转变换,采用前馈解耦对系统进行解耦,在三个dq坐标系下对正序分量,负序分量和零序分量进行独立控制．在matlab／simulink平台下进行仿真,仿真结果证明上述所提方法的正确性,并且优于传统的单同步旋转双闭环控制策略．     

四桥臂逆变器的快速三维SVPWM算法

提出了四桥臂电压型逆变器的一种新型三维空间电压矢量脉冲宽度调制(SVPWM)快速算法, 该算法仅利用三相参考电压和简单的运算即可直接判断出矢量所处的四面体并计算合成矢量的作用时间, 克服了常规算法中坐标变换导致的计算复杂、耗时长的缺点. 分析了所提三维SVPWM算法与逆变器时域控制方程解、四桥臂正弦脉冲宽度调制、四桥臂二维SVPWM三种调制方法间的关系, 指出这四种方法具有统一的矢量作用时间模型. 文中还分析了采用三维SVPWM时逆变器的电压利用率,给出了基于所提算法和其它3种调制方法的四桥臂逆变器仿真结果.该结果显示了算法的正确性和有效性, 证明了几种调制方法是完全等效的.     

电力整流器的电流计算方法研究

文章针对大型电力整流器在设计过程中,每秒换相达数百次,使得瞬态电流计算困难,对其元件选择所依据的整流器臂电流计算一般只作粗略的估算这一问题,进行了双三相桥带平衡电抗器同相逆并联的晶闸管整流器的12脉波整流电路电流计算方法研究.     

考虑多故障同发的可重构机械臂分散主动容错控制

针对含有传感器故障及执行器故障的可重构机械臂系统的轨迹跟踪问题,提出一种基于滑模观测器的分散主动容错控制方法。通过引入一个新增状态将传感器故障等效为执行器故障,针对新系统构造滑模观测器,并用模糊神经网络去逼近可重构机械臂各关节间的非线性项及关联项,进而实现对不同类型传感器故障及执行器故障的重构。最后对2个不同构型的三自由度可重构机械臂进行仿真。研究结果表明:该方法不需进行故障诊断,通过实时重构故障,能够及时实现主动容错控制。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于子模块电容电压分块的MMC直流均压控制法

针对模块化多电平换流器在均压控制方面排序慢,开关动作次数多,以及换流器损耗大的问题,提出一种提高MMC的电容电压分块均压控制方法.依据桥臂电容电压极值来确定分块组合个数,用排序的复杂度和电压均衡效果来确定分块的多少,将不同大小的电容电压子模块放入不同的分块组合中,然后根据需要投入子模块的数目和电流方向进行优化排序,改变子模块的投入和切除状态.在PSCAD/EMTDC中21电平的MMC仿真结果显示,提出的均压方法加快了均压控制的排序,同时利用IGBT使换流器的开关损耗得到了降低.