适用于中低压MMC的改进NLC调制与电容电压控制策略

模块化多电平换流器(MMC)应用于直流配电网等中低压场景时输出电平数较低、谐波含量高,且电容电压易受直流母线电压波动影响而偏离额定值.针对上述问题,提出一种最近电平逼近调制与电容电压稳定控制相结合的MMC改进控制方法.首先,引入阶梯波修正量以提升MMC交流输出电平数;在此基础上,分析阶梯波修正量对电容电压的影响,提出一种基于电容电压反馈的稳定控制方法,实现子模块电压与外部电气环境的解耦控制,从而限制电容电压波动范围,提高设备安全裕度.最后,在MATLAB/Simulink仿真模型和实时数字仿真系统硬件在环测试中验证方法的正确性和有效性.     

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.     

基于载波移相调制的MMC控制策略研究及仿真

为研究模块化多电平换流器(MMC)的控制策略,首先介绍了MMC的拓扑结构及其基本工作原理,在对比其他调制策略的基础上,综合考虑该新型换流器的结构特点以及需要实现的电平数,选取了载波移相正弦脉宽调制策略(carrier phase-shifted PWM,CPS-PWM);接着根据子模块能量均分和电压均衡两种原则,针对载波移相调制策略,选择了一种子模块电容均压策略,以确保子模块电压稳定在同一水平;最后通过仿真结果验证所设计的控制策略的有效性。     

基于MMC的永磁同步电机驱动系统新型电容电压控制策略

为改善模块化多电平永磁同步电机驱动系统的控制性能,对变换器的双星半桥型拓扑结构进行改进,并建立上桥臂和下桥臂中子模块电容电压可变控制的原理分析模型,提出一种根据电机运行速度灵活调节变换器电容电压的新型控制策略,与传统控制方法下变换器的电容电压恒定相比,此新型策略为驱动系统多增加了一维控制量,使系统在灵活性和准确性控制方面得到了明显改善.在实验室中搭建了模块化五电平永磁同步电机驱动系统测试平台,实验结果表明,该新型电容电压控制策略能够有效地控制和调节变换器各个子模块的电容电压,有利于降低系统损耗和改善电机控制性能.      

一种新型的电压源换流器

为了改善轻型直流输电网络的波形质量,目前电压源换流器使用较多的高频开关器件,导致成本增高,损耗加大,限制了其实际应用.提出了一种Buck型电压源换流器(BVSC),该BVSC由一组双Buck变换器和一个工频逆变桥组成,仅用2个高频开关,即可取得较好的输出波形.为了进一步解决大功率应用时的高频开关的局限性,还提出了一种新型的双频控制Buck型电压源换流器(DBVSC),DBVSC在BVSC的基础上附加了一个双Buck变换器,使原BVSC工作在高频,仅处理谐波功率,而附加的BVSC工作在低频,处理基波功率.DBVSC既可以改善换流器输出电流波形质量,又可以减小系统损耗,提高功率等级,特别适合于大功率应用.推导了基于单周控制思想的控制方程,运用简单的控制电路实现要求,通过仿真研究,证实了理论分析的正确性.     

基于模块化多电平换流器拓扑的静止同步补偿器非线性控制策略

基于模块化多电平换流器的静止同步补偿器(MMC-STATCOM)能够对输电系统进行灵活控制和动态补偿,对于充分挖掘现有电网潜力具有举足轻重的意义。但是,MMC-STATCOM作为一种强耦合、多变量的非线性系统,需要选择合适的非线性控制策略来实现其丰富的控制功能。建立MMC-STATCOM数学模型并结合非线性控制理论中的优点,提出了无源滑模控制策略。当系统参数变化或存在外部扰动时,该控制策略赋予MMC-STATCOM系统较强的鲁棒性和良好的控制性能。在MATLAB/Simulink中构建了21电平MMC-STATCOM仿真系统,仿真结果验证了所提控制策略的可行性。     

电压源换流器型高压直流输电技术的应用研究

该文介绍了基于电压源换流器的高压直流输电技术,与传统HVDC输电技术进行了比较,分析了VSC-HVDC输电系统应用于城市电网的技术优势。     

五电平有源中点钳位型变换器电容电压平衡控制策略

研究了5L-ANPC母线中点电压及悬浮电容电压的平衡控制策略.为了使5L-ANPC中串联使用的开关管以基波频率动作,而其他开关管工作在恒定的开关频率下,采用了移相载波调制(PS-PWM)的方式.零序电压是基于载波的PWM调制中一个重要的自由度,本文研究了5L-ANPC母线中点平均电流与零序电压之间的关系,得出了最优零序电压的计算方法,通过最优零序电压注入法使母线中点电压保持平衡.悬浮电容电压的充放电与冗余开关状态的选用有关,适当调整每个冗余开关状态在一个开关周期内的作用时间,实现了悬浮电容电压的平衡控制.仿真及实验验证了相关控制策略的正确性与可行性.     

多电平电压源逆变器控制策略研究

采用多电平拓扑结构已是大容量应用领域的必然趋势,针对多电平电压源逆变器,研究、分析和比较各种控制方法的特点,并以DSP和FPGA为核心控制芯片介绍中点箝位型三电平变换器的软硬件设计.     

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.     

采用卡尔曼滤波算法的模块化多电平换流器电容值在线估计方法

为预防模块化多电平换流器中子模块电容器老化失效而引发系统安全问题,提出一种模块化多电平换流器子模块电容器电容值在线估计方法.首先,采用卡尔曼滤波滤除传感器采集桥臂信息存在的测量噪声;然后,利用传感器监测桥臂电流和子模块电压信息并对其进行离散化处理,建立电容、电压及电流的数学模型,实时估计子模块电容值的情况;最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建8电平系统进行仿真验证.结果表明,所提出的方法稳态时估计误差在1%以内,能够实现在线估计,有利于预测性防护,提高系统的可靠性.     

一种改进的MMC电容电压均衡控制方法

电容电压排序法是一种简单有效的MMC电容电压均衡方法,传统的排序算法会导致子模块反复投切,造成器件开关频率过高,增加了MMC的运行损耗.为此提出了一种改进的方法,即由允许的电容电压偏差大小和桥臂电流计算出维持子模块电压均衡所需的最小排序频率,并将排序频率控制在该最小值处,减少了不必要的子模块投切次数,从而在较低的开关频率下维持各子模块电压的均衡.在Simulink中搭建了MMC仿真模型,对改进前后的两种方法进行对比,仿真结果表明:改进的排序法能够有效降低开关频率,降幅可达70%.     

三电平变流器直流电压平衡控制方法

为研究三电平变流器直流电压平衡的问题 ,建立了三电平变流器的数学模型 ,详细分析了空间矢量脉宽调制(PWM)的特性和直流环电容电压平衡调节的基本原理 ,提出了一种新型的基于交流电流方向检测的直流电容电压平衡控制方法。该方法通过实时检测三相交流输出电流方向得到方向函数 ,利用该函数选择一个 PWM周期内不同电压矢量作用时间来控制中点电流的方向 ,实现电压平衡。该方法可以使得直流电容电压的平衡不受变流器功率因数过低和功率流向的影响。     

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.     

基于矩阵变换器拓扑结构的调压器的设计实现

研究了一种由矩阵式单相变换器演化的单相调压电路.这种调压器采用斩波控制,具有输入电流正弦度高、功率双向流动、动态响应快、结构紧凑、可靠性高等特点.在对其工作原理和安全换流方式进行分析研究的基础上,设计并实现了单相调压器,仿真及实验结果验证了理论分析及设计的正确性.     

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.     

基于电网电压补偿的多电平变频器控制

为了改善电网电压补偿效果，从主回路拓扑结构出发，以低压变频器规则采样法为基本理论，详细介绍了适合于多电平变频器控制的理论分析和算法推导过程，提出了一种基于电网电压补偿的多电平变频器控制方法，并给出了适合数字信号处理的采样原理和采样时序。根据电网电压的变化，实时调节输出电压，获得与闭环系统相同的理想机械特性和运行效果。该方法具有计算步骤简单、输出SPWM对称性好、精度高和控制方便的特点，适用于任何电平数目及拓扑结构。试验结果表明，和其他多电平控制方法相比，使用效果好，有很高的利用价值。