在船舶中压直流(medium voltage direct current,MVDC)电力系统中,为解决功率为36 MW的发电机电压的整流问题,建立适用于船舶MVDC电力系统的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)模型。在空间矢量控制方法的基础上,加...在船舶中压直流(medium voltage direct current,MVDC)电力系统中,为解决功率为36 MW的发电机电压的整流问题,建立适用于船舶MVDC电力系统的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)模型。在空间矢量控制方法的基础上,加入桥臂电压控制。在直流电压为5kV及负载不同的情况下,应用MATLAB/Simulink对该模型进行仿真,验证模型和控制方法的有效性。基于此,研究该模型在不同直流电压(5~30 kV)等级下的性能表现。仿真结果表明:在36MW/5 kV的额定工况下MMC存在效率低的问题;直流电压等级对MMC输出直流电压的纹波影响不大,但对MMC的效率有明显的影响。展开更多
在船舶中压直流(medium voltage direct current,MVDC)电力系统中,并联式模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)因可以承担较大的桥臂电流逐渐受到关注,但MMC并联存在环流问题,会导致功率损耗和系统成本增加。为减少并...在船舶中压直流(medium voltage direct current,MVDC)电力系统中,并联式模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)因可以承担较大的桥臂电流逐渐受到关注,但MMC并联存在环流问题,会导致功率损耗和系统成本增加。为减少并联MMC的环流,首先对并联结构中子模块数对输出电压、交流侧总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)、传输效率的影响进行研究,找到最优子模块数,然后在分析MMC环流产生机理的基础上设计一种基于内模控制(internal model control,IMC)的并联协调控制策略,以此建立并联MMC-MVDC电力整流系统模型。MATLAB/Simulink的仿真结果表明,采用基于IMC的协调控制策略可有效减少并联MMC的环流,并提高桥臂承担电流的能力。展开更多
为解决脉冲负载投切对舰船中压直流(medium voltage direct current,MVDC)电力系统的冲击,引入基于双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器的锂电池-超级电容混合储能系统。鉴于传统功率分配策略无法实现对超级电容端电压的主动限制的...为解决脉冲负载投切对舰船中压直流(medium voltage direct current,MVDC)电力系统的冲击,引入基于双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器的锂电池-超级电容混合储能系统。鉴于传统功率分配策略无法实现对超级电容端电压的主动限制的缺点,引入混合储能系统功率比的概念,建立锂电池功率传输与超级电容功率传输之间的联系;结合DAB变换器电压变比匹配度,提出一种新型动态补偿功率分配策略;采用直接功率控制在MATLAB/Simulink中进行仿真。结果表明,这种策略能有效平复脉冲负载投切对直流母线的冲击,实现闭环功率分配,对超级电容端电压进行主动限制,从而新型动态补偿功率分配策略的有效性得到验证。展开更多
为解决传统基于排序法的模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)电容电压平衡策略计算时间长、子模块分配效率低等问题,研究一种分组动态自调整的MMC电容电压平衡策略。根据各组子模块电容电压波动范围以及电流方向,该...为解决传统基于排序法的模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)电容电压平衡策略计算时间长、子模块分配效率低等问题,研究一种分组动态自调整的MMC电容电压平衡策略。根据各组子模块电容电压波动范围以及电流方向,该策略能实时向各组分配不同数量的子模块,且能显著地降低由排序带来的计算量。经仿真验证,对比子模块不分组或平均分组的情形,所研究的策略既能快速运行,又能保持组间和组内子模块电容电压的稳定,能进一步提升船舶中压直流(medium voltage direct current,MVDC)系统的整体效率。展开更多
在中压直流(medium voltage direct current,MVDC)输电系统中,模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)各桥臂子模块数往往较少,因此采用传统最近电平逼近(nearest level modulation,NLM)策略进行调制时各电平持续时间较...在中压直流(medium voltage direct current,MVDC)输电系统中,模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)各桥臂子模块数往往较少,因此采用传统最近电平逼近(nearest level modulation,NLM)策略进行调制时各电平持续时间较长,从而导致交流侧输出谐波含量升高。为解决上述问题,提出了一种适用于MMC-MVDC的无差拍最近电流逼近(deadbeat nearest current modulation,DNCM)控制策略,该策略在各电平持续时间内,根据交流侧实际电流和参考电流差值确定子模块开通数量,通过降低MMC单一电平持续时间来改善交流侧谐波畸变,且各子模块开关频率较低,谐波改善程度与子模块数无关。同时,定量分析了DNCM的控制原理,并得到了电流误差的波动范围。最后,在Matlab/Simulink中搭建了MMC-MVDC仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。展开更多
与传统交流制式牵引供电系统相比,基于模块化多电平换流器的中压直流(medium voltage direct current based on modular multilevel converter,MMC-MVDC)牵引供电系统具有电能品质高、供电距离远以及便于分布式可再生能源系统和储能系...与传统交流制式牵引供电系统相比,基于模块化多电平换流器的中压直流(medium voltage direct current based on modular multilevel converter,MMC-MVDC)牵引供电系统具有电能品质高、供电距离远以及便于分布式可再生能源系统和储能系统接入等诸多优势。针对传统下垂控制下MMC-MVDC牵引供电系统中存在的输出电压跌落、功率分配不平衡问题,提出一种变下垂控制策略。该方法在传统下垂控制中引入下垂扰动量和电压补偿量,利用一致性算法根据各所输出电流得到下垂扰动量实时动态调节下垂系数实现负载功率在各所之间的均匀分配,同时各所输出电压的平均值稳定在额定值附近且偏移量较小。该策略在保证电能质量的同时提高了牵引变电所容量的利用率,在负荷突变时该系统也能较快地重新达到稳态,具备良好的动态特性。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了两牵引变电所模型,将提出的控制策略与传统下垂控制进行对比,仿真结果验证了该策略具备较好均流特性的同时能够基本无差地跟踪输出电压参考值,保证MMC-MVDC牵引供电系统的安全、稳定运行。展开更多
文摘在船舶中压直流(medium voltage direct current,MVDC)电力系统中,为解决功率为36 MW的发电机电压的整流问题,建立适用于船舶MVDC电力系统的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)模型。在空间矢量控制方法的基础上,加入桥臂电压控制。在直流电压为5kV及负载不同的情况下,应用MATLAB/Simulink对该模型进行仿真,验证模型和控制方法的有效性。基于此,研究该模型在不同直流电压(5~30 kV)等级下的性能表现。仿真结果表明:在36MW/5 kV的额定工况下MMC存在效率低的问题;直流电压等级对MMC输出直流电压的纹波影响不大,但对MMC的效率有明显的影响。
文摘在船舶中压直流(medium voltage direct current,MVDC)电力系统中,并联式模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)因可以承担较大的桥臂电流逐渐受到关注,但MMC并联存在环流问题,会导致功率损耗和系统成本增加。为减少并联MMC的环流,首先对并联结构中子模块数对输出电压、交流侧总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)、传输效率的影响进行研究,找到最优子模块数,然后在分析MMC环流产生机理的基础上设计一种基于内模控制(internal model control,IMC)的并联协调控制策略,以此建立并联MMC-MVDC电力整流系统模型。MATLAB/Simulink的仿真结果表明,采用基于IMC的协调控制策略可有效减少并联MMC的环流,并提高桥臂承担电流的能力。
文摘为解决脉冲负载投切对舰船中压直流(medium voltage direct current,MVDC)电力系统的冲击,引入基于双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器的锂电池-超级电容混合储能系统。鉴于传统功率分配策略无法实现对超级电容端电压的主动限制的缺点,引入混合储能系统功率比的概念,建立锂电池功率传输与超级电容功率传输之间的联系;结合DAB变换器电压变比匹配度,提出一种新型动态补偿功率分配策略;采用直接功率控制在MATLAB/Simulink中进行仿真。结果表明,这种策略能有效平复脉冲负载投切对直流母线的冲击,实现闭环功率分配,对超级电容端电压进行主动限制,从而新型动态补偿功率分配策略的有效性得到验证。
文摘为解决传统基于排序法的模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)电容电压平衡策略计算时间长、子模块分配效率低等问题,研究一种分组动态自调整的MMC电容电压平衡策略。根据各组子模块电容电压波动范围以及电流方向,该策略能实时向各组分配不同数量的子模块,且能显著地降低由排序带来的计算量。经仿真验证,对比子模块不分组或平均分组的情形,所研究的策略既能快速运行,又能保持组间和组内子模块电容电压的稳定,能进一步提升船舶中压直流(medium voltage direct current,MVDC)系统的整体效率。
文摘在中压直流(medium voltage direct current,MVDC)输电系统中,模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)各桥臂子模块数往往较少,因此采用传统最近电平逼近(nearest level modulation,NLM)策略进行调制时各电平持续时间较长,从而导致交流侧输出谐波含量升高。为解决上述问题,提出了一种适用于MMC-MVDC的无差拍最近电流逼近(deadbeat nearest current modulation,DNCM)控制策略,该策略在各电平持续时间内,根据交流侧实际电流和参考电流差值确定子模块开通数量,通过降低MMC单一电平持续时间来改善交流侧谐波畸变,且各子模块开关频率较低,谐波改善程度与子模块数无关。同时,定量分析了DNCM的控制原理,并得到了电流误差的波动范围。最后,在Matlab/Simulink中搭建了MMC-MVDC仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。
文摘与传统交流制式牵引供电系统相比,基于模块化多电平换流器的中压直流(medium voltage direct current based on modular multilevel converter,MMC-MVDC)牵引供电系统具有电能品质高、供电距离远以及便于分布式可再生能源系统和储能系统接入等诸多优势。针对传统下垂控制下MMC-MVDC牵引供电系统中存在的输出电压跌落、功率分配不平衡问题,提出一种变下垂控制策略。该方法在传统下垂控制中引入下垂扰动量和电压补偿量,利用一致性算法根据各所输出电流得到下垂扰动量实时动态调节下垂系数实现负载功率在各所之间的均匀分配,同时各所输出电压的平均值稳定在额定值附近且偏移量较小。该策略在保证电能质量的同时提高了牵引变电所容量的利用率,在负荷突变时该系统也能较快地重新达到稳态,具备良好的动态特性。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了两牵引变电所模型,将提出的控制策略与传统下垂控制进行对比,仿真结果验证了该策略具备较好均流特性的同时能够基本无差地跟踪输出电压参考值,保证MMC-MVDC牵引供电系统的安全、稳定运行。
