基于数字孪生的MMC半桥子模块模型构建及参数辨识

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作者 赵欢欢 熊炜 +3 位作者 张超 徐玉韬 袁旭峰 罗显东 《现代电力》 北大核心 2025年第5期1092-1100,共9页

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)广泛应用于大功率电机驱动、储能和柔性直流输配电等领域,因此其可靠运行十分重要。数字孪生技术将物理实体设备实时状态信息精准映射到数字孪生模型上,能实现设备状态可视化。该... 模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)广泛应用于大功率电机驱动、储能和柔性直流输配电等领域,因此其可靠运行十分重要。数字孪生技术将物理实体设备实时状态信息精准映射到数字孪生模型上,能实现设备状态可视化。该文提出一种基于数字孪生技术的MMC半桥子模块模型构建方法。在子模块运行原理和重要部件失效原理的基础上,构建MMC子模块数字孪生体,包括子模块等效简化模型和模拟MMC运行的全桥转换器电路。采用改进粒子群优化算法对孪生模型参数进行在线辨识,通过虚实交互反馈实时感知子模块运行状态。在此基础上,搭建MMC半桥子模块的非侵入式数字孪生体仿真平台,通过仿真验证该方法的有效性。仿真结果表明:物理和数字孪生模型之间的误差小于0.1%,参数辨识的误差小于1%。 展开更多

关键词 模块化换流器 半桥子模块 数字孪生 参数辨识 改进粒子群算法

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双半桥与并联全桥子模块混合MMC均压与直流故障控制研究 被引量：10

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作者 石璐 李嘉龙 +2 位作者 赵成勇 许建中 贾秀芳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第21期6411-6419,共9页

子模块混合型模块化多电平换流器高压直流输电（modular multilevel converter HVDC,MMC-HVDC）兼具直流故障穿越能力和较好的经济性,然而当子模块数目众多时,面临控制器排序均压计算量大和传感器实时性要求高等问题。该文针对由双半桥... 子模块混合型模块化多电平换流器高压直流输电（modular multilevel converter HVDC,MMC-HVDC）兼具直流故障穿越能力和较好的经济性,然而当子模块数目众多时,面临控制器排序均压计算量大和传感器实时性要求高等问题。该文针对由双半桥子模块和并联全桥子模块构成的新型混合MMC,分析其并联均压特性,在此基础上提出新型混合MMC的阀段间和阀段内均压控制策略;通过分析子模块闭锁特性,设计直流故障控制策略。在PSCAD/EMTDC中的电磁暂态仿真结果表明,采用所提均压控制策略可在有效降低对控制器性能和传感器精度要求的前提下,实现新型混合MMC子模块电容电压全局良好均衡,并验证了直流故障穿越控制策略的有效性。 展开更多

关键词 混合模块化多电平换流器 双半桥子模块 并联全桥子模块 电容电压均衡 直流故障穿越

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半控型H桥子模块提高HVDC换相失败免疫力的机理 被引量：29

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作者 李春华 孙宝奎 +4 位作者 赵成勇 刘羽超 郭春义 查鲲鹏 许韦华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期2419-2427,共9页

为提高传统直流输电(line-commutated-converter high voltage direct current,LCC-HVDC)换相能力,提出一种适用于串入LCC-HVDC阀臂的半控型H桥子模块拓扑结构。它由晶闸管和电容器构成,从提高LCC-HVDC系统阀臂电压可控性的角度增大换... 为提高传统直流输电(line-commutated-converter high voltage direct current,LCC-HVDC)换相能力,提出一种适用于串入LCC-HVDC阀臂的半控型H桥子模块拓扑结构。它由晶闸管和电容器构成,从提高LCC-HVDC系统阀臂电压可控性的角度增大换相电压裕度。设计了子模块的工作原理及其基本控制策略,分析了子模块晶闸管电压电流应力及电容器相关参数,仿真计算了换相失败免疫因子与子模块个数关系。PSCAD仿真表明,阀臂串入半控型H桥子模块的LCC-HVDC,系统对称及不对称故障下其换相失败发生概率明显降低。研究结果验证了子模块拓扑的有效性及可行性,为解决换相失败问题提供了一定的思路。 展开更多

关键词 传统直流输电 半控型H桥子模块 控制策略 子模块参数设计 换相失败免疫力

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基于半桥子模块的直流卸荷装置 被引量：2

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作者 刘欣和 李道洋 +3 位作者 吴庆范 范雪峰 王大江 李强 《电力工程技术》 北大核心 2022年第5期50-57,共8页

海上风电柔性直流(柔直)送出系统所接入的陆上交流电网发生故障后,风电场持续输出的盈余功率会造成直流过电压。解决盈余功率最有效的手段是采用卸荷装置对盈余功率进行泄放。文中针对功率器件直接串联的集中式直流卸荷装置投退功率冲... 海上风电柔性直流(柔直)送出系统所接入的陆上交流电网发生故障后,风电场持续输出的盈余功率会造成直流过电压。解决盈余功率最有效的手段是采用卸荷装置对盈余功率进行泄放。文中针对功率器件直接串联的集中式直流卸荷装置投退功率冲击大、器件同时开断难以及分布式直流卸荷装置成本高的问题,提出基于半桥子模块的集中式直流卸荷装置方案,并研究所提拓扑的参数设计方法与控制策略。该方案可以克服大规模功率器件直接串联的技术困难和风险,还可以通过子模块逐步投切降低电阻电压变化率,从而降低功率泄放对直流系统的冲击以及卸荷电阻的制造难度。与分布式直流卸荷装置相比,文中方案仅采用集中式电阻而省去了子模块中的泄放支路,大幅降低设备成本。在PSCAD平台进行海上风电柔直送出系统故障穿越仿真,结果表明所提集中式直流卸荷装置拓扑及控制方案具有良好的性能。 展开更多

关键词 海上风电 柔性直流(柔直)送出 直流卸荷装置 故障穿越 海上换流站 半桥子模块

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基于半桥子模块的混合式直流耗能装置正弦调制补偿策略 被引量：5

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作者 田园园 赵峥 薛英林 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期4278-4286,共9页

混合式直流耗能装置是用于远海风电经柔性直流送出系统的关键故障穿越设备。为了解决系统盈余功率较大时耗能阀正弦调制电压出现负值,进而导致半桥子模块不再适用的问题,提出了一种耗能阀正弦调制电压的交直流分量补偿策略,在保证调制... 混合式直流耗能装置是用于远海风电经柔性直流送出系统的关键故障穿越设备。为了解决系统盈余功率较大时耗能阀正弦调制电压出现负值,进而导致半桥子模块不再适用的问题,提出了一种耗能阀正弦调制电压的交直流分量补偿策略,在保证调制电压非负性的前提下,通过增大耗能支路电流反向时的子模块电容对外放电功率来弥补子模块电容电压反向放电过程的缺失,通过延长单位周期内耗能电阻消耗最大功率时长来保证其峰值功率受限时平均功率仍能与系统盈余功率相当。分别基于盈余功率模拟系统和海上风电经柔性直流送出系统开展了仿真验证,结果表明正弦调制电压的交直流分量补偿策略可有效限制混合式直流耗能装置的功率器件数量,使基于半桥子模块的混合式直流耗能装置实现全系列盈余功率工况下的功率平衡控制,保证柔性直流系统在受端交流故障下的平稳穿越。 展开更多

关键词 混合式直流耗能装置 正弦调制补偿 盈余功率 交流故障穿越 半桥子模块

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混合型MMC启动策略及全桥子模块数目配置研究 被引量：22

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作者 冯谟可 郭裕群 +1 位作者 许建中 赵成勇 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第6期28-35,共8页

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是柔性直流输电的研究热点。由半桥子模块(Half-bridge Sub-module,HBSM)和全桥子模块(Full-bridge Sub-module,FBSM)组成的混合型MMC非常适用于大容量架空线输电系统。考虑到混合... 模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是柔性直流输电的研究热点。由半桥子模块(Half-bridge Sub-module,HBSM)和全桥子模块(Full-bridge Sub-module,FBSM)组成的混合型MMC非常适用于大容量架空线输电系统。考虑到混合型MMC的拓扑结构特点,首先提出了一种分段式启动控制策略;然后分别对两种最常见的直流故障(单极接地短路和双极短路)的故障机理进行分析,并结合故障机理提出两种子模块的数目配比方案;最后在PSCAD/EMTDC仿真环境中建立了401电平,±320 k V,1 000 MW的混合型MMC模型,对论文所提出的启动策略和直流故障穿进行仿真分析,结果证明了所提出控制策略的有效性。 展开更多

关键词 半桥子模块(hbsm) 全桥子模块(FBSM) 混合模块化多电平换流器 启动控制策略 直流故障穿越机理

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混合型MMC全桥子模块的配置比例优化设计 被引量：10

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作者 蒋纯冰 王鑫 赵成勇 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第4期10-18,共9页

由半桥子模块(half-bridge submodule,HBSM)和全桥子模块(full-bridge submodule,FBSM)组成的混合型模块化多电平换流器因具备无闭锁直流故障穿越能力,成为了柔性直流输电领域的研究热点。首先,对混合型MMC的拓扑结构进行分析,并介绍无... 由半桥子模块(half-bridge submodule,HBSM)和全桥子模块(full-bridge submodule,FBSM)组成的混合型模块化多电平换流器因具备无闭锁直流故障穿越能力,成为了柔性直流输电领域的研究热点。首先,对混合型MMC的拓扑结构进行分析,并介绍无闭锁故障穿越的机理。为降低FBSM的配置比例,减少换流站投资成本,在桥臂电压调制波中注入三倍频电压的条件下,对直流侧短路故障工况、降压运行工况进行了FBSM配置比例优化设计。计算表明,桥臂调制波中未注入三倍频电压时,FBSM配置比例需达到50%,注入三倍频电压后,FBSM配置比例达到43.3%即可实现系统的稳定运行。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建401电平双端混合型MMC仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性和三倍频电压注入优化策略的有效性。 展开更多

关键词 混合型模块化多电平换流器 半桥子模块 全桥子模块 三倍频电压 无闭锁故障穿越

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采用不同子模块的MMC-HVDC阀损耗通用计算方法 被引量：36

8

作者 薛英林 徐政 +1 位作者 张哲任 刘高任 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期20-29,共10页

针对模块化多电平换流器型高压直流输电系统(MMC-HVDC)提出了一种阀损耗通用计算方法,可统一分析现有子模块结构:半桥子模块、全桥子模块和箝位双子模块。首先基于系统运行参数和调制控制策略解析出各子模块元件的电流、电压时域变化波... 针对模块化多电平换流器型高压直流输电系统(MMC-HVDC)提出了一种阀损耗通用计算方法,可统一分析现有子模块结构:半桥子模块、全桥子模块和箝位双子模块。首先基于系统运行参数和调制控制策略解析出各子模块元件的电流、电压时域变化波形,然后利用厂商提供的特性曲线对半导体器件特性参数进行拟合,最后结合器件电流、电压波形和开断次数计算其损耗和结温。所提方法能够计及优化电容电压附加控制,且便于编程实现。基于所提方法开发了MMC-HVDC阀损耗通用分析程序,可快速计算各种工况下的换流器功率损耗分布和器件结温。通过算例计算验证了所提方法的有效性。算例结果表明:3种典型MMC拓扑中H-MMC损耗最少,C-MMC次之,F-MMC最差;环流抑制后个别运行工况下换流器损耗特性可能恶化;降低器件开关频率和提高电压调制比均可降低损耗;当器件开关频率低于某特定值(本算例为500 Hz)后,器件的通态损耗成为主导分量。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 阀损耗 半桥子模块 全桥子模块 箝位双子模块 换流器

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适用于少子模块混合型MMC直流故障穿越的均压调制策略 被引量：4

9

作者 梅军 张森 +1 位作者 雷刘鹏 郭家炜 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期158-165,共8页

针对混合型模块化多电平换流器(HMMC)在中低压场景子模块个数受限以及直流故障穿越期间的电容电压平衡问题,提出适用于少子模块HMMC直流故障穿越的调制技术以及直流故障穿越期间的电容电压平衡控制方法。从虚拟半桥子模块角度对全桥子... 针对混合型模块化多电平换流器(HMMC)在中低压场景子模块个数受限以及直流故障穿越期间的电容电压平衡问题,提出适用于少子模块HMMC直流故障穿越的调制技术以及直流故障穿越期间的电容电压平衡控制方法。从虚拟半桥子模块角度对全桥子模块拓扑进行解耦,统一HMMC的内部拓扑。基于虚拟调制改进载波移相脉宽调制方法,提出适用于HMMC多工况运行模式切换的混合调制技术。进一步考虑直流故障穿越期间的子模块电容电压平衡需求,基于优化子模块充、放电能量分布的思想,重构脉冲映射关系,提出分层脉冲自适应平衡控制方法。仿真结果表明,所提策略实现了少子模块HMMC直流故障穿越,并有效保障了直流故障穿越过程中子模块的动态电容电压平衡。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 直流故障穿越 虚拟半桥子模块拓扑 混合调制技术 电容电压平衡

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单端口子模块MMC电磁暂态通用等效建模方法 被引量：23

10

作者 赵禹辰 徐义良 +1 位作者 赵成勇 许建中 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第16期4658-4667,共10页

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）中子模块（submodule,SM）的数目因工程需求正不断增加,且各种功能先进结构复杂的子模块拓扑正不断涌现,虽然已有MMC模型可大幅提高仿真效率并保证很高的仿真精度,但是已有的模... 模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）中子模块（submodule,SM）的数目因工程需求正不断增加,且各种功能先进结构复杂的子模块拓扑正不断涌现,虽然已有MMC模型可大幅提高仿真效率并保证很高的仿真精度,但是已有的模型大都基于半桥和全桥子模块建立,通用性较差。为此,针对任意单端口子模块构成的MMC,以戴维南等效模型和嵌套快速同时求解算法为基础,提出一种通用的电磁暂态等效建模方法。所提出的建模方法本质上是将子模块内部节点的信息转移到外部节点以消去内部节点,从而获得降阶后的子模块诺顿或戴维南等效电路,在等效电路进行一个步长的求解之后,可以通过反解迅速更新全部子模块的内部信息。该方法统一了戴维南模型的参数求解过程,对任意结构的单端口子模块构成的MMC具有很强的通用性。同时提出一种增强型的单端口双半桥子模块拓扑,并利用所提通用算法在PSCAD/EMTDC中搭建增强型双半桥子模块MMC的等效模型,仿真验证所提模型的精度和加速比,计算各种工况下的最大相对误差,对比分析所提模型和EMTDC仿真模型的谐波误差。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 单端口子模块 诺顿和戴维南等效模型 嵌套快速同时求解算法 通用建模方法 双半桥子模块

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具有直流故障自清除能力的新型MMC子模块及其混合拓扑 被引量：21

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作者 许义佳 罗映红 +1 位作者 史彤彤 刘运华 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期129-137,共9页

针对传统半桥型模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converters,MMC)在高压大功率领域不能通过换流器自身控制来实现直流故障的阻断问题,提出一种新型的类半桥型(Similarity Half Bridge Sub-Module,SHBSM)子模块拓扑结构。直流侧... 针对传统半桥型模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converters,MMC)在高压大功率领域不能通过换流器自身控制来实现直流故障的阻断问题,提出一种新型的类半桥型(Similarity Half Bridge Sub-Module,SHBSM)子模块拓扑结构。直流侧发生极间短路故障时,需同时闭锁所有IGBT脉冲信号。为降低IGBT触发一致技术要求,进一步提出一种类半桥-半桥混合型子模块,无需所有IGBT同时闭锁。在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建双端MMC-HVDC系统,仿真结果表明,所提出的类半桥型子模块,类半桥-半桥混合型子模块MMC能有效阻断直流侧故障电流,隔离故障。相比于传统半桥型子模块MMC,类半桥型子模块MMC以及半桥-半桥混合型子模块MMC均无需增加IGBT的投入,即可以实现对直流侧故障电流的有效阻断,因此,具有较好的应用前景。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 子模块 类半桥 类半桥-半桥混合拓扑 故障清除 高压柔性直流输电

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半/全桥混合型DC Chopper拓扑及其控制策略 被引量：6

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作者 陈晴 严佳男 +3 位作者 谢瑞 宋伟宏 杨文斌 林磊 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期4013-4022,共10页

DC Chopper能在海上风电柔性直流输电系统主网侧发生短路故障时耗散系统的盈余功率,并实现故障穿越。针对全桥型集中式模块化DC Chopper使用IGBT和二极管数目多的问题,提出了一种半桥/全桥混合型集中式模块化DC Chopper拓扑。该拓扑采... DC Chopper能在海上风电柔性直流输电系统主网侧发生短路故障时耗散系统的盈余功率,并实现故障穿越。针对全桥型集中式模块化DC Chopper使用IGBT和二极管数目多的问题,提出了一种半桥/全桥混合型集中式模块化DC Chopper拓扑。该拓扑采用半桥子模块替换桥臂中一部分仅起到电压支撑作用的全桥子模块,并根据桥臂电流单向性的特点,省略掉子模块中部分IGBT,仅保留其反并联二极管,大幅降低了设备的成本。在此基础上,针对现有的集中式模块化拓扑控制策略精确度低的问题,进而提出了一种利用方波正半波幅值调节耗散功率、利用占空比平衡桥臂能量的控制策略,实现了对耗散功率和桥臂能量的精确控制。在Matlab/Simulink中开展了海上风电柔性直流输电系统故障穿越的仿真研究,验证了所提出的DC Chopper拓扑及控制方案具有良好的故障穿越效果。 展开更多

关键词 柔性直流输电系统 故障穿越 集中式模块化DC Chopper 半桥子模块 全桥子模块 桥臂能量平衡 功率耗散

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钳位双子模块型MMC的电磁暂态等效模型 被引量：10

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作者 徐东旭 刘崇茹 +1 位作者 王洁聪 洪国巍 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期3176-3183,共8页

针对电磁暂态程序中钳位双子模块(clamp double sub-module,CDSM)的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)仿真速度慢的问题,提出一种CDSM电磁暂态等效模型。首先,将正常状态下CDSM的工作原理与半桥子模块(half bridge ... 针对电磁暂态程序中钳位双子模块(clamp double sub-module,CDSM)的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)仿真速度慢的问题,提出一种CDSM电磁暂态等效模型。首先,将正常状态下CDSM的工作原理与半桥子模块(half bridge sub-module,HBSM)相比较,提出了基于HBSM等效模型原理的CDSM的等效模型。其次,通过对CDSM闭锁状态工作原理的分析,建立了CDSM闭锁状态的等效模型。然后,提出了一种过渡状态,消除了CDSM等效模型从正常状态跳入闭锁状态的计算误差。最后,在PSCAD/EMTDC环境中建立单端21电平的CDSM-MMC系统,通过与开关器件所搭建模型进行对比,验证了所提CDSM等效模型具有良好的仿真精度和高性能的仿真效率。 展开更多

关键词 半桥子模块 钳位双子模块 闭锁 等效模型 仿真效率

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闭锁状态下MMC子模块电容充电升压机理及对策 被引量：4

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作者 潘荣贞 廖其艳 王健 《南方电网技术》 北大核心 2018年第1期7-13,共7页

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在闭锁状态下子模块电容充电升压的现象,对子模块过电压旁路保护策略提出改进意见。首先详细分析了柔直对称单极系统中,MMC阀侧发生接地故障且被闭锁后,健全相电压幅值被抬高... 针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在闭锁状态下子模块电容充电升压的现象,对子模块过电压旁路保护策略提出改进意见。首先详细分析了柔直对称单极系统中,MMC阀侧发生接地故障且被闭锁后,健全相电压幅值被抬高等现象。由于直流线路存在分布电容的原因,健全相桥臂电容充电升压,本文总结了引起该充电过程的条件和因素,提出了闭锁状态下防止子模块过电压误旁路的新的保护策略,最后在一个三端柔性直流系统PSCAD模型上的仿真分析全面验证了闭锁状态下子模块充电升压的机理,所提出的子模块过电压旁路保护改进策略可以避免子模块误旁路,从而降低MMC的检修工作量。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 半桥子模块 电容电压 闭锁状

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MMC压接子模块动态特性测试及寄生参数分析 被引量：3

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作者 袁文迁 胡应宏 +3 位作者 宋鹏 季一润 袁茜 槐青 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第12期999-1008,共10页

对4500 V/2000 A StakPak IGBT器件组成的半桥子模块开展了动态参数测试,测试电压和电流达到2700 V和2500 A,瞬态电流峰值接近3800 A。利用测试数据对动态过程电流变化影响因素进行了分析,发现关断电流下降过程主要受续流二极管(FWD)正... 对4500 V/2000 A StakPak IGBT器件组成的半桥子模块开展了动态参数测试,测试电压和电流达到2700 V和2500 A,瞬态电流峰值接近3800 A。利用测试数据对动态过程电流变化影响因素进行了分析,发现关断电流下降过程主要受续流二极管(FWD)正向特性影响,关断电流下降及关断电压过冲基本不受测试电压变化影响。但测试电压影响pnp晶体管放大倍数及开通过程电流波形。开通电流上升过程波形可近似采用二次函数与一次函数分段描述。子模块寄生电感计算值受选取时间段的影响,在开通电流上升过程初始阶段进行回路寄生电感计算误差相对较小,子模块回路寄生电感值约为90 nH。 展开更多

关键词 半桥子模块 动态特性 开关损耗 寄生电感 电流上升过程 电流下降过程

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海上风电多端柔性直流输电系统及直流故障处理方案

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作者 马秀达 卢宇 +3 位作者 詹长江 姜崇学 董云龙 黄如海 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第17期81-89,共9页

海上风电多端柔性直流输电系统可实现多电源供电和多落点送电,在陆上通过直流架空线送至负荷中心以提高沿海地区输电走廊利用率,是未来大规模远海风电并网的高效经济方案。文中介绍了海上风电多端柔性直流输电系统的拓扑结构和主设备配... 海上风电多端柔性直流输电系统可实现多电源供电和多落点送电,在陆上通过直流架空线送至负荷中心以提高沿海地区输电走廊利用率,是未来大规模远海风电并网的高效经济方案。文中介绍了海上风电多端柔性直流输电系统的拓扑结构和主设备配置方案,从可靠性、经济性和灵活性角度对该方案进行了系统适应性介绍。针对系统的直流架空线路故障、永久故障以及中性线故障,充分发挥直流断路器、半桥子模块换流器、快速开关和交流开关的技术特点,结合各故障特性给出了详细的故障处理方案,以实现系统的快速直流故障隔离和恢复。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了5端双极海上风电并网系统,通过稳态运行以及各直流故障验证了所提方案的可行性。 展开更多

关键词 海上风电 柔性直流输电 直流故障 架空线路 直流断路器 半桥子模块换流器 快速开关 交流开关

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单向功率混合型MMC及其启动/直流短路故障穿越控制

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作者 周琳智 路茂增 +1 位作者 赵艳雷 张厚升 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第1期139-146,共8页

单向功率传输场景下,挖掘桥臂内部全桥及半桥子模块的协调控制空间,提出可节省器件的类半桥子模块及由其与全桥子模块构成的新型单向功率混合型模块化多电平换流器(MMC)。针对启动阶段和直流短路故障穿越期间潜在的电容电压不均衡及电... 单向功率传输场景下,挖掘桥臂内部全桥及半桥子模块的协调控制空间,提出可节省器件的类半桥子模块及由其与全桥子模块构成的新型单向功率混合型模块化多电平换流器(MMC)。针对启动阶段和直流短路故障穿越期间潜在的电容电压不均衡及电压、电流应力问题,提出适用于该拓扑的启动策略。基于直流环流注入控制实现直流短路故障穿越,保证设备在整个运行区域可靠运行。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证所提控制策略的可行性和有效性。相比现有的混合型MMC,所提拓扑在保证直流短路故障穿越能力的前提下,节省半桥子模块内部的一个开关器件,具有较好的成本优势。 展开更多

关键词 单向功率 类半桥子模块 混合型MMC 协调控制 启动策略 直流短路 故障穿越

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具备阻断直流侧故障电流模块化的多电平换流器应用研究

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作者 邱欣 夏向阳 +6 位作者 吕大全 孟科 蔡洁 汤赐 肖辉 易浩民 周云 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期148-155,共8页

针对当前已投入运行的高压直流(HVDC)输电工程中模块化多电平换流器(MMC)存在子模块数量较多、不具备阻断直流侧故障电流等问题,提出一种基于传统MMC拓扑结构的新型模块化多电平拓扑,其桥臂由2个子模块组串联构成,2个子模块组分别由半... 针对当前已投入运行的高压直流(HVDC)输电工程中模块化多电平换流器(MMC)存在子模块数量较多、不具备阻断直流侧故障电流等问题,提出一种基于传统MMC拓扑结构的新型模块化多电平拓扑,其桥臂由2个子模块组串联构成,2个子模块组分别由半桥子模块和箝位双子模块串联组成,降低稳态运行损耗和元器件使用数量;阐述该新型拓扑的基本参数选取原则及上、下2组子模块的协调投切过程;针对新型MMC拓扑,采用相应的模型预测控制策略。最后,通过实验进行验证。研究结果表明:新型拓扑不仅具备阻断直流侧故障电流能力,而且在子模块数量相同时,输出电平数增多,交流电压输出波形更接近正弦波。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 半桥子模块 箝位双子模块 直流侧故障 模型预测控制

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模块化多电平变流器的预充电控制策略 被引量：24

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作者 郭高朋 胡学浩 +4 位作者 温家良 吴广禄 药韬 杨杰 尤夏 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期2624-2630,共7页

模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)启动过程需要对电容进行充电,目前主要采用不控充电,但该充电方法并不能将电容电压充到稳态运行时的电压值。为解决该问题,根据半桥子模块的3种工作状态,提出了闭锁充电过程和半... 模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)启动过程需要对电容进行充电,目前主要采用不控充电,但该充电方法并不能将电容电压充到稳态运行时的电压值。为解决该问题,根据半桥子模块的3种工作状态,提出了闭锁充电过程和半闭锁充电过程,能将子模块的电容电压充到稳态运行时的电压值。3分析了交流侧和直流侧的闭锁和半闭锁充电过程,并提出了具体的实现方法。仿真结果表明了所提方法的有效性,电容能被充到稳态电压值,且充电过程中没有电流过冲。 展开更多

关键词 半桥子模块 模块化多电平变流器 高压直流输电 启动过程 预充电过程

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模块化多电平换流阀IGBT器件功率损耗计算与结温探测 被引量：46

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作者 王希平 李志刚 姚芳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期1636-1646,共11页

半桥子模块是柔性直流输电系统中模块化多电平换流阀(MMC)的核心单元,根据运行工况参数计算半桥子模块器件的功率损耗是进行绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块结温探测的关键,准确的结温波动信息对MMC换流阀系统的可靠性研究和安全运行尤为重... 半桥子模块是柔性直流输电系统中模块化多电平换流阀(MMC)的核心单元,根据运行工况参数计算半桥子模块器件的功率损耗是进行绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块结温探测的关键,准确的结温波动信息对MMC换流阀系统的可靠性研究和安全运行尤为重要。与一般的两电平逆变器不同,MMC系统中桥臂电流具有与生俱来的直流偏置特性。该文提出了一种基于电热耦合模型的半桥子模块中IGBT器件功率损耗与瞬态结温计算的数学解析方法。首先研究半桥子模块中各导通器件电流复现方法,建立基于开关周期的平均功率损耗计算模型,基于瞬态热阻抗建立半桥子模块中IGBT器件的热网络模型;然后通过一个2MW的柔性直流输电系统算例,计算子模块中上下管开关器件的功率损耗和瞬态结温变化,计算速度是时域仿真模型的1 000倍;最后通过有限元模型验证了文中所提电热耦合模型的有效性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流阀 半桥子模块 功率损耗 结温探测 电热耦合模型

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