基于改进冒泡排序的模块化多电平换流器电容电压均衡策略 被引量：40

1

作者 张婕 曾国辉 +2 位作者 赵晋斌 黄勃 肖博 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期92-99,共8页

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)子模块电容电压均衡是当前MMC研究领域的热点问题。当MMC的单个桥臂子模块数量较多时,存在控制器运算时间长、子模块投切频繁和开关损耗大并导致MMC故障等缺陷。针对上述缺陷,提... 模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)子模块电容电压均衡是当前MMC研究领域的热点问题。当MMC的单个桥臂子模块数量较多时,存在控制器运算时间长、子模块投切频繁和开关损耗大并导致MMC故障等缺陷。针对上述缺陷,提出了一种基于改进冒泡排序算法和平均值法混合控制策略。通过实时监测电容电压,采用改进冒泡法在初始化时对子模块电容电压进行排序,减少MMC控制器的运算量。在之后的控制周期采用已投入子模块平均值比较法对子模块作投切,降低开关频率。最后在Matlab/Simulink搭建21电平MMC模型,仿真结果验证了所提混合控制策略的有效性和正确性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 改进冒泡原理 电容电压均衡 开关频率 最近电平控制 平均值比较

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基于三次谐波电流注入的AAMC电容电压均衡策略 被引量：13

2

作者 薛英林 徐政 王峰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期104-111,共8页

介绍了新型桥臂交替导通多电平换流器(AAMC)的拓扑结构和基本原理。该拓扑包括两个关键部分,即由绝缘栅双极型晶体管串联组成的导通开关和全桥子模块级联而成的整形电路。拓扑结构具有模块数量少、无环流、可处理直流故障等优点,但电容... 介绍了新型桥臂交替导通多电平换流器(AAMC)的拓扑结构和基本原理。该拓扑包括两个关键部分,即由绝缘栅双极型晶体管串联组成的导通开关和全桥子模块级联而成的整形电路。拓扑结构具有模块数量少、无环流、可处理直流故障等优点,但电容电压平衡是其亟待解决的难点之一。为解决该问题,提出了采用三次谐波电流注入以实现电容电压均衡的具体策略。具体实现过程分为两步:首先,通过换流变压器阀侧中性点和直流侧分裂电容构成能量回馈通路,然后设计了开环控制器控制三次谐波电流大小来保证整形电路总体能量变化均衡;其次,利用改进载波移相调制方法,对整形电路内部子模块进行能量再分配,该方法根据调制波与参考波比较得到需要投入模块的数量,并基于电流和模块电压监测结果触发相应的子模块。在PSCAD/EMTDC平台上建立了每桥臂10个子模块的AAMC模型,仿真结果验证本文所提电容电压均衡策略的有效性。 展开更多

关键词 桥臂交替导通换流器 三次谐波电流注入 能量平衡 改进载波移相调制 子模块 电容电压均衡控制

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MMC子模块电容电压改进控制方法的研究 被引量：8

3

作者 马文忠 孙迎新 +2 位作者 武琳 魏亮 赵华芳 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2016年第11期53-58,共6页

介绍了模块化多电平换流器电容电压测量及均压原理,指出传统的电容电压控制下,当桥臂子模块数目过于庞大时,电压传输信号较多,增加了控制器设计难度。针对这一问题,提出了一种改进的电容电压测量方法,该方法中参与控制的电压信号数量仅... 介绍了模块化多电平换流器电容电压测量及均压原理,指出传统的电容电压控制下,当桥臂子模块数目过于庞大时,电压传输信号较多,增加了控制器设计难度。针对这一问题,提出了一种改进的电容电压测量方法,该方法中参与控制的电压信号数量仅为传统测量方法的一半,有利于降低控制系统的设计难度,减轻控制器工作负担。首先详细介绍了电容电压改进控制方法下的模块拓扑结构和电压测量原理,然后在此基础上,设计了改进电容电压排序算法,减少传统排序过程中不必要的运算量,在数据处理过程中进一步优化控制器运算,保证换流器稳定运行。最后搭建了仿真模型,验证所提策略的正确性和有效性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 改进电压测量 电压传感器 改进电容电压均衡策略

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七电平逆变器电容电压自均衡控制策略研究 被引量：5

4

作者 李宋 苗志林 +3 位作者 叶满园 陈子豪 童子威 彭瑞凡 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2785-2793,共9页

在传统多电平逆变器的基础上,采用一种基于开关电容的新型七电平逆变器拓扑,针对此结构提出了一种改进型的同相层叠(in-phase disposition,IPD)载波调制方法。该策略通过调整传统IPD调制载波在正弦调制波周期内水平方向的自由度,减少了... 在传统多电平逆变器的基础上,采用一种基于开关电容的新型七电平逆变器拓扑,针对此结构提出了一种改进型的同相层叠(in-phase disposition,IPD)载波调制方法。该策略通过调整传统IPD调制载波在正弦调制波周期内水平方向的自由度,减少了半数的载波,大幅降低控制的难度,对其中的两个载波进行周期性互换,从而实现开关电容的电压自均衡。同时以单相七电平逆变器为例,对该结构的效率进行了详细的分析。最后通过搭建相应的Matlab/Simulink仿真和小功率实验平台验证调制方法和拓扑结构的有效性和实用性。 展开更多

关键词 七电平逆变器 开关电容 电压自均衡 IPD 改进型 控制策略

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基于Crowbar串联电容的双馈风机低电压穿越综合控制策略 被引量：21

5

作者 孙丽玲 王艳娟 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期2089-2094,共6页

针对双馈感应风力发电机（double fed induction generator,DFIG）低电压穿越问题,该文对基于撬棒保护的DFIG暂态特性进行分析,在此基础上利用叠加原理推导出转子短路电流表达式;为克服传统撬棒保护的不足,提出一种电阻与电容串联的改进... 针对双馈感应风力发电机（double fed induction generator,DFIG）低电压穿越问题,该文对基于撬棒保护的DFIG暂态特性进行分析,在此基础上利用叠加原理推导出转子短路电流表达式;为克服传统撬棒保护的不足,提出一种电阻与电容串联的改进Crowbar电路结构,并以抑制故障期间转子浪涌电流为目的给出串联电容值的整定方法,使其更有效的抑制转子过电流,且利用电容发出无功的特性减小故障期间DFIG从电网吸收的无功功率;综合考虑故障期间机组的无功需求,对网侧换流器进行控制策略改进,使其在维持直流母线电压稳定的同时能够为系统提供一定的无功支撑。仿真结果验证了所提Crowbar串联电容的DFIG低电压穿越综合控制策略的有效性。 展开更多

关键词 双馈感应风力发电机 低电压穿越 改进Crowbar电路 电容整定 改进控制策略

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基于MMC双向DC-DC变换器的超级电容储能系统控制策略分析与设计 被引量：63

6

作者 武伟 谢少军 +1 位作者 张曌 许津铭 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第27期4568-4575,共8页

研究一种基于多模块多电平双向DC-DC变换器的超级电容储能系统,该系统可有助于减小超级电容单体电压低与应用场合电压高间的矛盾。超级电容组间的均压控制是该系统稳定运行的关键之一。对超级电容组的均压控制和储能系统能量管理策略进... 研究一种基于多模块多电平双向DC-DC变换器的超级电容储能系统,该系统可有助于减小超级电容单体电压低与应用场合电压高间的矛盾。超级电容组间的均压控制是该系统稳定运行的关键之一。对超级电容组的均压控制和储能系统能量管理策略进行分析和设计。利用双向变换器的小信号模型分析超级电容储能系统电流控制与超级电容组间均压控制的关系,设计多模块多电平双向DC-DC变换器的双闭环控制策略,在稳定控制网侧电感电流的同时实现超级电容组间电压均衡的解耦控制。进一步,根据母线电压变化及超级电容荷电水平(state of charge,SOC)提出储能系统能量控制策略。系统仿真和实验验证了所提出的基于MMC双向变换器的超级电容储能系统控制策略的有效性。 展开更多

关键词 储能系统 超级电容 双向DC/DC变换器 模块多电平变换器 电压均衡 能量管理 控制策略

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混合级联单相九电平整流器及其控制策略

7

作者 朱艺锋 周飞杉 +2 位作者 贾小磊 张紫阳 李岩 《电机与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期118-128,共11页

混合级联H桥整流器具有谐波性能好、电平数多、耐高压等优点,在电力电子变压器(PET)和电力机车牵引等领域具有良好的应用前景。首先,将传统级联H桥整流器其中一个单元换成含耦合电感的五电平整流单元,构成混合级联单相九电平整流器拓扑... 混合级联H桥整流器具有谐波性能好、电平数多、耐高压等优点,在电力电子变压器(PET)和电力机车牵引等领域具有良好的应用前景。首先,将传统级联H桥整流器其中一个单元换成含耦合电感的五电平整流单元,构成混合级联单相九电平整流器拓扑,解决了传统1∶3型级联H桥存在功率倒灌的问题。其次,针对该拓扑在分析其工作原理和建立数学模型的基础上,采用外环积分滑模控制(ISMC)和内环比例积分控制(PI)相结合的策略,在保留系统良好动态性能的同时解决了传统滑模控制存在稳态误差的问题。最后,通过在基本冗余矢量作用时间之上叠加补偿分量的方法,解决了级联单元间电容电压不平衡的问题,同时推导了电容电压平衡控制策略所适用的负载不平衡度范围。仿真和实验结果验证了所提拓扑和控制方法的有效性。 展开更多

关键词 混合级联H桥整流器 九电平整流器 改进滑模控制策略 稳态误差 电容电压平衡控制 负载不平衡度分析

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基于负直流电压控制的MMC快速无闭锁故障穿越策略 被引量：9

8

作者 魏子文 王琛 +3 位作者 王毅 余欣洋 张振 江仁斌 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1611-1621,共11页

传统半桥子模块无法阻断直流短路电流,基于新型子模块的闭锁式故障穿越策略则存在换流器不可控、系统重启过程复杂等缺点,降低了模块化多电平换流器的可靠性。为此提出了一种基于负直流电压控制的无闭锁故障穿越策略,在直流侧短路后通... 传统半桥子模块无法阻断直流短路电流,基于新型子模块的闭锁式故障穿越策略则存在换流器不可控、系统重启过程复杂等缺点,降低了模块化多电平换流器的可靠性。为此提出了一种基于负直流电压控制的无闭锁故障穿越策略,在直流侧短路后通过调制波下移将直流电压控制为负值,从而实现直流故障电流的快速清除。此外,针对无闭锁故障穿越过程中输出正负电平子模块之间电容电压不均衡的问题,提出了双排序控制算法以实现电容电压的快速均衡,同时设计了从故障发生至换流器重启整个过程中系统的无闭锁故障穿越流程。基于Matlab/Simulink的仿真结果表明,基于负直流电压控制的无闭锁穿越策略可快速阻断直流故障电流,在此过程中子模块电容电压保持均衡,可实现换流器的快速重启。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 直流极间短路 无闭锁故障穿越策略 负直流电压控制 电容电压均衡

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基于故障清除专用自阻模块的改进型MMC运行控制策略 被引量：4

9

作者 赵思远 徐康泰 +2 位作者 郎博宇 乔平 陈鑫 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期189-195,共7页

为解决传统半桥型模块化多电平换流器(HB-MMC)的直流故障清除问题,在传统HB-MMC的每个桥臂上分别增加了一个全桥结构的故障清除专用自阻模块,并通过合理的控制方法实现其稳态运行时电容电压波动情况的优化及直流故障时交流侧三相短路点... 为解决传统半桥型模块化多电平换流器(HB-MMC)的直流故障清除问题,在传统HB-MMC的每个桥臂上分别增加了一个全桥结构的故障清除专用自阻模块,并通过合理的控制方法实现其稳态运行时电容电压波动情况的优化及直流故障时交流侧三相短路点的主动制造,从而实现改进型MMC稳态时的高效运行与基于无断流能力隔离开关对直流故障的清除。相比于传统的混合型MMC,改进型MMC不仅保留了直流故障快速清除的能力,同时在构建成本与运行损耗方面具有明显优势。基于MATLAB/Simulink仿真平台验证了所提结构与控制策略的正确性与有效性。 展开更多

关键词 中压直流配电网 改进型MMC 直流故障清除策略 故障清除专用自阻模块 电容电压优化控制

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模块化多电平变换器改进两段式模型预测控制 被引量：3

10

作者 李天皓 姚磊 张帅龙 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期96-104,共9页

基于有限控制集的模型预测控制应用于模块化多电平变换器(MMC)时通常会暴露出计算复杂与交流侧输出电流严重失真等问题。提出一种双矢量优化谐波电流模型预测控制策略,即改进两段式模型预测控制,可减少开关状态组合计算量,进一步优化交... 基于有限控制集的模型预测控制应用于模块化多电平变换器(MMC)时通常会暴露出计算复杂与交流侧输出电流严重失真等问题。提出一种双矢量优化谐波电流模型预测控制策略,即改进两段式模型预测控制,可减少开关状态组合计算量,进一步优化交流侧输出电流。推导了MMC离散数学模型,并构建无权重因子的代价函数,通过计算实际电流与参考电流包围的最小面积重新定义同一周期内两阶段开关信号的占空比,并引入一种附加冗余子模块的方法抑制桥臂环流,接着提出一种败者树多路归并排序算法均衡电容电压。在MATLAB/Simulink平台搭建三相23电平MMC仿真模型验证该策略的有效性。相比于两段式模型预测控制,所提策略的交流侧输出电流跟踪更加精准,谐波畸变率更小。 展开更多

关键词 模块化多电平变换器 改进两段式模型预测控制 附加冗余子模块 电容电压均衡 总谐波畸变率

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适合高输入电压的高频隔离逆变器 被引量：4

11

作者 管月 李磊 张晋川 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期163-170,共8页

不带变压器的逆变器缺少电气隔离,安全程度较低。将高频隔离环节引入多电平逆变器,在具备输出电压质量高、开关管电压应力低等多电平逆变器优点的同时,实现高频电气隔离,提高安全程度,因此适用于较高输入电压的应用场合。对此,文中提出... 不带变压器的逆变器缺少电气隔离,安全程度较低。将高频隔离环节引入多电平逆变器,在具备输出电压质量高、开关管电压应力低等多电平逆变器优点的同时,实现高频电气隔离,提高安全程度,因此适用于较高输入电压的应用场合。对此,文中提出一种高频隔离九电平逆变拓扑,分析该拓扑的工作模态,设计多重载波调制策略,研究直流侧电容电压与母线电流间存在的关系,并据此设计出对电容电压存在相反影响的2种开关序列,给出直流侧电容电压均衡策略。最后,在Power Simulation中搭建仿真模型,并制作1 kVA的实验样机,仿真和实验结果验证了所提新型拓扑、控制方法及均压策略的正确性和可行性。 展开更多

关键词 九电平逆变器 高频隔离环节 高输入电压 电容电压均衡控制 多重载波调制策略

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新型四电容组合的半桥MMC子模块拓扑 被引量：3

12

作者 江仁斌 王琛 +2 位作者 王毅 张振 魏子文 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3744-3754,共11页

随着模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在柔性直流输电工程的广泛应用,架空线路的直流侧短路故障频发,如何快速清除故障电流成为柔直工程中亟待解决的关键问题之一。传统的半桥子模块拓扑缺乏对直流侧故障清除的能... 随着模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在柔性直流输电工程的广泛应用,架空线路的直流侧短路故障频发,如何快速清除故障电流成为柔直工程中亟待解决的关键问题之一。传统的半桥子模块拓扑缺乏对直流侧故障清除的能力,而全桥子模块拓扑可以通过输出负电平来清除故障电流,但是其投资成本较高。基于此,在半桥子模块的基础上,提出了一种四电容组合的半桥子模块(four capacitor combined half bridge sub-module,FCC-HBSM)拓扑。FCC-HBSM通过4个半桥级联组成一个四电容的子模块,不仅可以快速有效地清除直流故障电流,还能够自均衡故障前后的电容电压。并且,相较于一些其他改进型子模块拓扑,所提子模块拓扑具有更简单的控制方式,同时减少了功率器件的数量,能够进一步降低换流站的建设成本。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明,FCC-HBSM具有良好的直流故障清除和保持故障前后电容电压均衡的能力。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 柔性直流输电 子模块拓扑 直流故障清除 电容电压均衡 控制策略

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模块化多电平变换器调制策略研究 被引量：1

13

作者 李帅 于少娟 苏博男 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1504-1506,共3页

模块化多电平变换器(MMC)具有可以输出任意电平数、谐波含量低、电磁干扰小、各个模块共用直流侧等优点,在近年来引起了广泛的关注。由于MMC存在着调制复杂和子模块电容电压均衡控制困难等问题亟待解决。针对此难题提出了一种新型的载... 模块化多电平变换器(MMC)具有可以输出任意电平数、谐波含量低、电磁干扰小、各个模块共用直流侧等优点,在近年来引起了广泛的关注。由于MMC存在着调制复杂和子模块电容电压均衡控制困难等问题亟待解决。针对此难题提出了一种新型的载波平移PWM调制策略,该策略将子模块电容电压的均衡控制整合到MMC的调制中,通过对三角载波的上下平移来改变与正弦调制波的交叉位置从而能够改变其对应的子模块的开关规律。在有效控制电容电压的同时降低了不必要的开关损耗。最后在MATLAB/SIMULINK下建立了模型,验证了该策略的合理性。 展开更多

关键词 模块化多电平变换器 电容电压均衡 调制策略 开关频率

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基于移相载波的模块化多电平换流器控制方法研究 被引量：9

14

作者 谭玉茹 苏建徽 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期56-60,64,共6页

模块化多电平换流器(MMC)是一种适用于轻型直流输电系统(VSC-HVDC)的新型换流器,笔者在分析其原理的基础上研究了MMC的运行特性,并搭建了数学模型。文中所提出的MMC控制方法采用了移相载波调制策略(CPS-SPWM)的思想,针对MMC的电容电压... 模块化多电平换流器(MMC)是一种适用于轻型直流输电系统(VSC-HVDC)的新型换流器,笔者在分析其原理的基础上研究了MMC的运行特性,并搭建了数学模型。文中所提出的MMC控制方法采用了移相载波调制策略(CPS-SPWM)的思想,针对MMC的电容电压均衡问题,通过算法重新分配子模块触发脉冲序列,最后仿真验证了该方法的正确性和可行性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 高压直流输电 电容电压均衡 移相载波调制策略

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基于双队列的模块化多电平换流器子模块调制方法 被引量：2

15

作者 刘正富 杨汾艳 +2 位作者 肖晃庆 徐政 刘高任 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期77-83,共7页

模块化多电平换流器的子模块调制技术是该拓扑的主要技术难点之一。传统策略中,需实时检测桥臂所有子模块的电容电压,并进行全排序。若子模块数量较多,会对控制器性能产生较高要求,并产生控制延时,影响换流器安全稳定运行。为此,提出了... 模块化多电平换流器的子模块调制技术是该拓扑的主要技术难点之一。传统策略中,需实时检测桥臂所有子模块的电容电压,并进行全排序。若子模块数量较多,会对控制器性能产生较高要求,并产生控制延时,影响换流器安全稳定运行。为此,提出了一种基于双队列的模块化多电平换流器调制方法。在初始时刻建立桥臂的投入队列和切除队列,电平变化时根据当前时刻桥臂电流的方向及桥臂子模块的最大电压偏差,对上一时刻的投入队列和切除队列进行调整。该方法无需对子模块电容电压进行排序,在保持较低开关频率的基础上大大降低了系统运算时间。在PSCAD/EMTDC中搭建了相应的仿真模型,仿真结果证明了该策略的可行性和有效性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 子模块调制策略 双队列 电容电压均衡

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采用复合模块化结构的海上风电送出直流变换器 被引量：11

16

作者 刘其辉 樊双婕 +3 位作者 洪诚程 郭小江 汤海雁 申旭辉 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2022年第24期142-151,共10页

采用“直流汇集-直流传输”的全直流海上风电场具有设备体积小、系统损耗低、没有无功电压问题等优势,其核心设备高压送出DC/DC变换器亟须突破传统变换器功率低、电压受限等技术瓶颈。文中首先根据全直流风电组网技术需求,将模块化多电... 采用“直流汇集-直流传输”的全直流海上风电场具有设备体积小、系统损耗低、没有无功电压问题等优势,其核心设备高压送出DC/DC变换器亟须突破传统变换器功率低、电压受限等技术瓶颈。文中首先根据全直流风电组网技术需求,将模块化多电平变换器与输入串联输出串联型DC/DC变换器组合,提出一种复合模块化结构。其次,为实现DC/DC变换器的高变比功能,提出了基于双重移相的s/m调制策略,并针对该调制策略的特点改进了电容电压均衡算法,有效降低了器件的开关频率。最后,在MATLAB/Simulink仿真软件上搭建模型,验证了所提变换器拓扑及策略的有效性。 展开更多

关键词 海上风电 DC/DC变换器 模块化多电平换流器 复合模块化拓扑 s/m调制策略 电容电压均衡 定电压控制

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