针对扩展移相控制下混合三电平双有源桥直流电/直流电(Direct current direct current,DC-DC)变换器普遍存在回流功率大、动态响应慢、鲁棒性不强等问题,提出一种基于输出电压动态矩阵控制与卡罗需-库恩-塔克条件(Karush-Kuhn-Tucker,K...针对扩展移相控制下混合三电平双有源桥直流电/直流电(Direct current direct current,DC-DC)变换器普遍存在回流功率大、动态响应慢、鲁棒性不强等问题,提出一种基于输出电压动态矩阵控制与卡罗需-库恩-塔克条件(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)实现回流功率优化的混合控制策略。建立了传输功率数学模型,对回流功率特性进行分析,并推导了在不同工作模式下实现最小回流功率的最优移相比组合;从预测模型、滚动优化和反馈校正三个步骤阐述了动态矩阵控制预测电压实现过程,提高系统的动态性能。最后,通过与传统扩展移相控制以及传输功率误差最小控制进行比较,仿真和试验结果表明,所提控制策略可以在全功率范围内实现回流功率的优化,同时也改善了变换器的动态响应性能,验证了该方法的正确性与有效性。展开更多
模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)拓扑已广泛应用于中高压大功率输配电和电机驱动领域。其中,具有直流故障穿越能力的全桥子模块(full-bridge submodule,FB-SM)型MMC拓扑目前正受到越来越多的关注和应用,但为了抑...模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)拓扑已广泛应用于中高压大功率输配电和电机驱动领域。其中,具有直流故障穿越能力的全桥子模块(full-bridge submodule,FB-SM)型MMC拓扑目前正受到越来越多的关注和应用,但为了抑制子模块电容电压纹波,需使用较大电容值的子模块电容,其显著增加系统的硬件成本和体积。该文提出一种基于器件复用的有源功率解耦型FB-SM(FB-SM with active power decoupling,APD-SM),通过子模块中的器件复用,使其兼具电容电压纹波抑制和直流故障穿越能力,同时不改变MMC拓扑的外输出特性。相较于传统FB-SM拓扑,该拓扑可在全功率因数范围内显著抑制子模块电容电压纹波;详细介绍该拓扑的推演规律、运行原理、调制方法和控制策略,并对拓扑结构中的关键参数进行分析和设计,从多方面与传统FB-SM拓扑进行对比分析;最后,基于PLECS仿真平台搭建APD-SM和FB-SM型MMC仿真模型(分别缩写为APD-MMC和FB-MMC),并基于样机模型进行实验验证。仿真和实验结果验证该拓扑和控制策略的有效性。展开更多
文摘针对扩展移相控制下混合三电平双有源桥直流电/直流电(Direct current direct current,DC-DC)变换器普遍存在回流功率大、动态响应慢、鲁棒性不强等问题,提出一种基于输出电压动态矩阵控制与卡罗需-库恩-塔克条件(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)实现回流功率优化的混合控制策略。建立了传输功率数学模型,对回流功率特性进行分析,并推导了在不同工作模式下实现最小回流功率的最优移相比组合;从预测模型、滚动优化和反馈校正三个步骤阐述了动态矩阵控制预测电压实现过程,提高系统的动态性能。最后,通过与传统扩展移相控制以及传输功率误差最小控制进行比较,仿真和试验结果表明,所提控制策略可以在全功率范围内实现回流功率的优化,同时也改善了变换器的动态响应性能,验证了该方法的正确性与有效性。
文摘模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)拓扑已广泛应用于中高压大功率输配电和电机驱动领域。其中,具有直流故障穿越能力的全桥子模块(full-bridge submodule,FB-SM)型MMC拓扑目前正受到越来越多的关注和应用,但为了抑制子模块电容电压纹波,需使用较大电容值的子模块电容,其显著增加系统的硬件成本和体积。该文提出一种基于器件复用的有源功率解耦型FB-SM(FB-SM with active power decoupling,APD-SM),通过子模块中的器件复用,使其兼具电容电压纹波抑制和直流故障穿越能力,同时不改变MMC拓扑的外输出特性。相较于传统FB-SM拓扑,该拓扑可在全功率因数范围内显著抑制子模块电容电压纹波;详细介绍该拓扑的推演规律、运行原理、调制方法和控制策略,并对拓扑结构中的关键参数进行分析和设计,从多方面与传统FB-SM拓扑进行对比分析;最后,基于PLECS仿真平台搭建APD-SM和FB-SM型MMC仿真模型(分别缩写为APD-MMC和FB-MMC),并基于样机模型进行实验验证。仿真和实验结果验证该拓扑和控制策略的有效性。
