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单相模块化多电平矩阵式变流器AC/AC同频变换桥臂能量控制方法研究 被引量：1
1
作者 雷鸣 李耀华 +2 位作者 李子欣 徐飞 王平 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2018年第2期1-8,共8页
在电气化铁路牵引供电领域,单相AC/AC变换具有广泛的需求。模块化多电平变流器由于其模块化的结构、优良的输出电压波形、无需变压器等优点,在中高压大容量电能变换领域得到了广泛应用。采用AC/DC/AC变换方式的模块化多电平背靠背式变... 在电气化铁路牵引供电领域,单相AC/AC变换具有广泛的需求。模块化多电平变流器由于其模块化的结构、优良的输出电压波形、无需变压器等优点,在中高压大容量电能变换领域得到了广泛应用。采用AC/DC/AC变换方式的模块化多电平背靠背式变流器需要的功率模块数多、成本高;采用AC/AC变换方式的模块化多电平矩阵式变流器在输入输出电压同频时各桥臂能量容易发散,应用场合受限。本文针对单相模块化多电平矩阵式变流器,对其同频变换时的运行特性进行了理论分析。通过理论分析,得到了桥臂能量稳定条件,并进一步提出了一种桥臂能量均衡控制方法。通过MATLAB/Simulink的仿真实验,验证了桥臂能量稳定条件的正确性和所提出控制方法的有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平变流器 模块化多电平矩阵式变流器 单相AC/AC变换 同频变换 桥臂能量控制
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基于模型预测控制的模块化多电平变流器桥臂能量控制策略 被引量：11
2
作者 林环城 王志新 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期44-51,共8页
已有模块化多电平变流器(MMC)控制策略大多采用单一子模块电容电压参考给定的控制方式,存在无法分别控制不同桥臂子模块电容电压等不足。提出一种基于模型预测控制的MMC桥臂能量控制策略,通过引入桥臂能量共模分量和差模分量控制,实现... 已有模块化多电平变流器(MMC)控制策略大多采用单一子模块电容电压参考给定的控制方式,存在无法分别控制不同桥臂子模块电容电压等不足。提出一种基于模型预测控制的MMC桥臂能量控制策略,通过引入桥臂能量共模分量和差模分量控制,实现各桥臂子模块电容电压的灵活控制;同时,基于MMC的暂态数学模型设计相电流及环流模型预测控制器,并引入电流误差反馈滚动优化,有效地实现了外部相电流和内部环流的解耦控制,使环流控制器具有能灵活实现环流抑制和环流注入的特性,且对系统参数不敏感。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平变流器 模型预测控制 环流 桥臂能量 控制策略
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半/全桥混合型DC Chopper拓扑及其控制策略 被引量：6
3
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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一种可实现双向故障闭锁的双极Y型模块化多电平直流变换器 被引量：2
4
作者 马文忠 王晓康 +4 位作者 王玉生 郭江浩 焦丽鑫 金琼婷 张景顺 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期2122-2132,I0095,I0096-I0100,共17页
直流电网互联通常采用隔离型高压大功率直流变换器,但其存在体积大、成本高及传输效率较低等问题。该文提出一种双极Y型模块化多电平DC/DC变换器,其避免使用中间变压器,实现直流功率双向传输,并且可以有效闭锁双向直流故障。首先分析了... 直流电网互联通常采用隔离型高压大功率直流变换器,但其存在体积大、成本高及传输效率较低等问题。该文提出一种双极Y型模块化多电平DC/DC变换器,其避免使用中间变压器,实现直流功率双向传输,并且可以有效闭锁双向直流故障。首先分析了变换器拓扑结构及故障闭锁工作原理,并根据桥臂内电势等效原理建立了数学模型。基于变换器臂间、相间能量平衡约束,在闭环控制的基础上引入桥臂电流补偿控制,提升变换器暂态性能。最后,在Matlab/Simulink搭建了采用模块化多电平DC/DC变换器(modularmultilevelDC/DCconverter,DC-MMC)的直流输电系统仿真模型,通过对端口电流、桥臂电流及桥臂电容电压等动态指标的分析,验证了所提DC-MMC双向功率传输控制及双向故障闭锁能力的可行性和有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平DC/DC变换器 直流电网 桥臂能量平衡 双向直流功率传输 双向直流故障闭锁
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基于半波交替的轻型化MMC拓扑及控制策略 被引量：9
5
作者 高玉华 王琛 +3 位作者 王毅 张振 许同 孙玉巍 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2023年第17期149-159,共11页
为了构造轻型化模块化多电平换流器(MMC)拓扑,基于桥臂交替导通思想和桥臂时分复用思想,分别在直流侧和交流侧引入导通开关和切换开关,提出了一种半波交替型模块化多电平换流器(HA-MMC)。通过上、下桥臂导通开关和交流侧切换开关的相互... 为了构造轻型化模块化多电平换流器(MMC)拓扑,基于桥臂交替导通思想和桥臂时分复用思想,分别在直流侧和交流侧引入导通开关和切换开关,提出了一种半波交替型模块化多电平换流器(HA-MMC)。通过上、下桥臂导通开关和交流侧切换开关的相互配合,HA-MMC相单元交替运行于上、下桥臂导通复用模式,可实现对复用桥臂子模块的全周期交替时分复用,从而降低子模块数量需求。针对桥臂能量平衡问题,采用移相切换策略对2种桥臂导通复用模式进行控制,以拓宽HA-MMC的运行范围。基于MATLAB/Simulink的仿真结果验证了所提HA-MMC拓扑的可行性及其控制策略的有效性。与常规MMC相比,HA-MMC的子模块数量最多可降低75%,实现了轻型化目标。 展开更多
关键词 海上风电 轻型化 模块化多电平换流器 桥臂交替导通 时分复用 桥臂能量均衡 移相切换
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基于子模块电压波动估计的MMC双环二倍频环流抑制策略 被引量：10
6
作者 岳雨霏 徐千鸣 +2 位作者 马伏军 罗安 何志兴 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第10期20-32,共13页
模块化多电平变换器以其优越的性能在大功率电能变换领域得到了广泛应用和研究。推导了MMC子模块电容电压波动和桥臂投入模块数的表达式,针对MMC环流控制器性能分析的多样性、复杂性和电压波动的计算问题,提出一种基于子模块电容电压波... 模块化多电平变换器以其优越的性能在大功率电能变换领域得到了广泛应用和研究。推导了MMC子模块电容电压波动和桥臂投入模块数的表达式,针对MMC环流控制器性能分析的多样性、复杂性和电压波动的计算问题,提出一种基于子模块电容电压波动估计前馈+电压电流双闭环反馈的复合环流控制策略,有效结合前馈控制的快速跟踪性和反馈控制的闭环跟踪性能,同时优化计算环节。所提方法包括四部分:子模块电容电压的前馈估算;基于小信号模型的二倍频环流电压指令计算;投入模块数的计算;子模块电容电压的排序及其投切。其中二倍频环流电压指令通过电压电流双闭环控制器获得,并通过等效闭环阻抗分析其动态性能,选取达到最佳抑制效果时合适的控制参数。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 电容电压估计前馈 桥臂能量和差 双闭环反馈环流抑制 二倍频等效阻抗
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应用于交-交变换的M3C矩阵变换器系统控制策略 被引量：29
7
作者 王文杰 杨益平 +3 位作者 杭丽君 杨成林 王仕韬 陈圣伦 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期186-192,共7页
模块化多电平矩阵变换器(M3C)作为一种新型拓扑具有诸多优点,但其控制变量较多、控制结构复杂。文中首先对M3C系统的工作原理进行了分析,并建立了其数学模型;在此基础之上,分析并研究了M3C系统的输出电压和电流、桥臂电流、桥臂能量均... 模块化多电平矩阵变换器(M3C)作为一种新型拓扑具有诸多优点,但其控制变量较多、控制结构复杂。文中首先对M3C系统的工作原理进行了分析,并建立了其数学模型;在此基础之上,分析并研究了M3C系统的输出电压和电流、桥臂电流、桥臂能量均衡、桥臂子模块电容电压等电气参量的控制策略,同时给出了M3C系统交流侧电压、电流的输入、输出整体控制策略,以实现M3C的稳定运行,且具有较好的动、静态特性。最后,通过建立M3C系统结构的仿真模型及实验平台对控制方法进行仿真和实验,验证了M3C系统控制策略的可靠性及稳定性。 展开更多
关键词 模块化多电平矩阵变换器 桥臂电流控制 电容电压控制 桥臂能量均衡
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LCC与FH-MMC混合直流输电系统直流单极接地故障穿越控制策略 被引量：17
8
作者 张东寅 范志华 +3 位作者 许汉平 苗世洪 王怡聪 刘子文 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2072-2080,共9页
混合直流输电系统整流侧采用电网换相换流器(line commutated converter,LCC),逆变侧采用混合型模块化多电平换流器(full half bridge modular multilevel converter,FH-MMC)。直流单极接地故障是直流输电系统主要故障类型,在发生直流... 混合直流输电系统整流侧采用电网换相换流器(line commutated converter,LCC),逆变侧采用混合型模块化多电平换流器(full half bridge modular multilevel converter,FH-MMC)。直流单极接地故障是直流输电系统主要故障类型,在发生直流侧单极接地故障时,混合直流输电需切换运行模式,LCC侧由双极运行转为单极运行,FH-MMC侧通过桥臂输出负电平电压消除交流电压直流偏置以及故障电流。通过对该运行模式下FH-MMC桥臂功率流动特性进行分析可知,上、下桥臂产生能量不平衡问题,导致故障桥臂子模块电容电压持续上升,影响开关器件的安全运行。为此,基于基频环流注入的能量平衡策略提出一种直流单极故障穿越控制策略,保证直流母线单极接地故障下正常极仍可传递一半的额定功率,实现混合直流输电不停机运行。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建混合直流输电仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。 展开更多
关键词 混合直流输电 混合型模块化多电平换流器 直流单极接地故障 故障穿越 桥臂能量平衡 基频电流注入
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一种基于MMC子模块电压估算的改进调制方法
9
作者 李世光 程建军 +2 位作者 孟凡涛 高正中 张岳 《水电能源科学》 北大核心 2018年第5期188-191,共4页
为了解决传统的模块化多电平换流器(MMC)调制会产生谐波环流的问题,提出了一种基于MMC子模块电容电压估计的改进调制方法,即先利用桥臂能量来估算该桥臂子模块平均电容电压,然后将估算的电压作为参考值,利用最近电平逼近法进行调制,根... 为了解决传统的模块化多电平换流器(MMC)调制会产生谐波环流的问题,提出了一种基于MMC子模块电容电压估计的改进调制方法,即先利用桥臂能量来估算该桥臂子模块平均电容电压,然后将估算的电压作为参考值,利用最近电平逼近法进行调制,根据推导的公式分析了产生电容电压波动的原因,为进一步抑制二倍频环流,设计了环流抑制器,并搭建了三相仿真模型。仿真结果表明,所提改进调制方法可显著抑制谐波环流,与环流抑制器协同运行可进一步抑制环流波动。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 估算子模块电压 桥臂能量 环流抑制器
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