模块化多电平换流器的固态变压器(modular multilevel converter based solid state transformer,MMC-SST)由于具备多电压等级、多电压形态的端口,在交直流混合配电网中得到广泛关注。传统的输入串联输出并联(inputseriesoutput paralle...模块化多电平换流器的固态变压器(modular multilevel converter based solid state transformer,MMC-SST)由于具备多电压等级、多电压形态的端口,在交直流混合配电网中得到广泛关注。传统的输入串联输出并联(inputseriesoutput parallel,ISOP)型MMC-SST具有较高的功率密度,但是在中压直流(medium voltage DC,MVDC)端口短路故障情况下无法持续向低压侧供电;双向有源全桥变换器(dualactive bridge,DAB)型MMC-SST则存在功率密度低、成本高等问题,并且传统的半桥结构的DAB型MMC-SST在MVDC端口短路故障情况下同样无法持续向低压侧供电。文章提出了一种子模块桥臂复用(arm integrated submodule,AISM)型MMC-SST拓扑,在不改变MMC-SST端口电气特性的情况下,在有效减少开关器件数量的同时,还使得SST具备中压直流端口短路故障下的不间断运行能力,进而提升SST的功率密度和供电可靠性。针对文中提出的AISM型MMCSST拓扑,该文还提出了一种针对输入级MMC的混频调制方法,基于共模、差模解耦原理,实现输入级MMC桥臂电压的高频分量和低频分量的解耦。通过理论分析与仿真模拟,验证了所提拓扑及控制方法的可行性。展开更多
基于模块化多电平换流器的固态变压器(modular multi-level converter based solid-state transformer,MMC-SST)由于具备多电压等级、多电压形态的端口,在交直流混合配电网中得到广泛关注。双向有源全桥(dual active bridge,DAB)变换器...基于模块化多电平换流器的固态变压器(modular multi-level converter based solid-state transformer,MMC-SST)由于具备多电压等级、多电压形态的端口,在交直流混合配电网中得到广泛关注。双向有源全桥(dual active bridge,DAB)变换器型MMC-SST存在功率密度低、成本高等问题,且传统半桥结构的DAB型MMC-SST在中压直流(medium voltage direct current,MVDC)端口短路故障情况下无法清除故障电流,限制了其在配电网中的应用;传统全桥结构的DAB型MMC-SST虽具备故障阻断能力,但同时也增加了开关管数目。文中基于混频调制原理,对传统DAB型MMC-SST的拓扑进行改进,提出基于钳位子模块的开关对复用(clamped switch pair integrated submodule,CSPI)型MMC-SST拓扑,该拓扑与传统半桥、全桥结构的DAB型MMC-SST拓扑相比,不仅节约了开关器件,还使得SST具备MVDC短路故障清除能力,极大地提高了DAB型MMC-SST的功率密度和供电可靠性。通过理论分析与仿真模拟,验证了所提CSPI型MMC-SST拓扑及频率解耦方法的可行性。展开更多
模块化多电平直流变压器(modular multilevel DC transformer, MMDCT)原边侧串联的子模块电容、桥臂电感及寄生电阻之间存在欠阻尼特性,实际运行中易引发频繁且持续的欠阻尼振荡,给系统的安全可靠运行带来挑战。为改善系统的欠阻尼特性...模块化多电平直流变压器(modular multilevel DC transformer, MMDCT)原边侧串联的子模块电容、桥臂电感及寄生电阻之间存在欠阻尼特性,实际运行中易引发频繁且持续的欠阻尼振荡,给系统的安全可靠运行带来挑战。为改善系统的欠阻尼特性,首先,建立了模块化多电平直流变压器原边侧的环流等效模型,揭示系统欠阻尼振荡产生的机理。其次,引入小量修正角实现每隔半个开关周期对环流抑制电压的修正,主动控制环流变化趋势,有效增强系统内部阻尼,从而抑制了暂态过程中的欠阻尼振荡。然后,采用功率前馈-电容电压环流双闭环控制策略,通过合理的参数设计,确保系统在多场景多工况下具备良好的动态响应性能。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略对MMDCT欠阻尼特性的改善作用。展开更多
设计了一种基于模块化多电平型固态变压器(modular multilevel converter-solid state transformer,MMC-SST)的新型直流微网架构,可最大限度地适应新能源的接入,提高系统的电能质量,真正实现能量的双向按需传输和动态平衡使用。首先,详...设计了一种基于模块化多电平型固态变压器(modular multilevel converter-solid state transformer,MMC-SST)的新型直流微网架构,可最大限度地适应新能源的接入,提高系统的电能质量,真正实现能量的双向按需传输和动态平衡使用。首先,详细分析了基于MMC-SST的新型直流微网的系统结构,并给出了MMC-SST主电路拓扑;然后,对MMC-SST各级的控制策略和直流微网子系统能量管理算法进行了优化设计,使MMC-SST能够按照给定的功率因数运行,并具有比传统控制方式更快的瞬态响应速度和更强的鲁棒性,实现了直流微网子系统的灵活、经济、可靠运行;最后,通过搭建基于MMC-SST的新型直流微网子系统的简化计算机仿真平台,进行综合仿真验证了提出的架构和控制策略的可行性和有效性。展开更多
基于模块化多电平换流器的固态变压器(modular multilevel converter based solid state transformer,MMC-SST)由模块化多电平换流器和多个双有源桥变换器(dualactive bridge,DAB)组成,是实现交直流混合配电网柔性互联及多端潮流控制的...基于模块化多电平换流器的固态变压器(modular multilevel converter based solid state transformer,MMC-SST)由模块化多电平换流器和多个双有源桥变换器(dualactive bridge,DAB)组成,是实现交直流混合配电网柔性互联及多端潮流控制的关键装置。MMC-SST子模块电容较大,制约了装置功率密度的提升,影响了其在配电网的应用。该文提出一种基于波动功率传递的MMC-SST子模块电容优化方法及控制策略,该方法将电容电流中的低频成分传递到DAB低压侧,以降低子模块电容电压波动,从而优化电容容值。同时,量化分析了波动功率传递对DAB器件参数的影响,并对比了优化前后的功率密度。针对MMC-SST的仿真与实验结果表明,采用电容优化方法,子模块电容容值可减小为常规方法的15%,MMC子模块和DAB单元的整体功率密度提高了104%,满足MMC-SST在配网中应用的紧凑化设计要求。展开更多
文摘模块化多电平换流器的固态变压器(modular multilevel converter based solid state transformer,MMC-SST)由于具备多电压等级、多电压形态的端口,在交直流混合配电网中得到广泛关注。传统的输入串联输出并联(inputseriesoutput parallel,ISOP)型MMC-SST具有较高的功率密度,但是在中压直流(medium voltage DC,MVDC)端口短路故障情况下无法持续向低压侧供电;双向有源全桥变换器(dualactive bridge,DAB)型MMC-SST则存在功率密度低、成本高等问题,并且传统的半桥结构的DAB型MMC-SST在MVDC端口短路故障情况下同样无法持续向低压侧供电。文章提出了一种子模块桥臂复用(arm integrated submodule,AISM)型MMC-SST拓扑,在不改变MMC-SST端口电气特性的情况下,在有效减少开关器件数量的同时,还使得SST具备中压直流端口短路故障下的不间断运行能力,进而提升SST的功率密度和供电可靠性。针对文中提出的AISM型MMCSST拓扑,该文还提出了一种针对输入级MMC的混频调制方法,基于共模、差模解耦原理,实现输入级MMC桥臂电压的高频分量和低频分量的解耦。通过理论分析与仿真模拟,验证了所提拓扑及控制方法的可行性。
文摘基于模块化多电平换流器的固态变压器(modular multi-level converter based solid-state transformer,MMC-SST)由于具备多电压等级、多电压形态的端口,在交直流混合配电网中得到广泛关注。双向有源全桥(dual active bridge,DAB)变换器型MMC-SST存在功率密度低、成本高等问题,且传统半桥结构的DAB型MMC-SST在中压直流(medium voltage direct current,MVDC)端口短路故障情况下无法清除故障电流,限制了其在配电网中的应用;传统全桥结构的DAB型MMC-SST虽具备故障阻断能力,但同时也增加了开关管数目。文中基于混频调制原理,对传统DAB型MMC-SST的拓扑进行改进,提出基于钳位子模块的开关对复用(clamped switch pair integrated submodule,CSPI)型MMC-SST拓扑,该拓扑与传统半桥、全桥结构的DAB型MMC-SST拓扑相比,不仅节约了开关器件,还使得SST具备MVDC短路故障清除能力,极大地提高了DAB型MMC-SST的功率密度和供电可靠性。通过理论分析与仿真模拟,验证了所提CSPI型MMC-SST拓扑及频率解耦方法的可行性。
文摘模块化多电平直流变压器(modular multilevel DC transformer, MMDCT)原边侧串联的子模块电容、桥臂电感及寄生电阻之间存在欠阻尼特性,实际运行中易引发频繁且持续的欠阻尼振荡,给系统的安全可靠运行带来挑战。为改善系统的欠阻尼特性,首先,建立了模块化多电平直流变压器原边侧的环流等效模型,揭示系统欠阻尼振荡产生的机理。其次,引入小量修正角实现每隔半个开关周期对环流抑制电压的修正,主动控制环流变化趋势,有效增强系统内部阻尼,从而抑制了暂态过程中的欠阻尼振荡。然后,采用功率前馈-电容电压环流双闭环控制策略,通过合理的参数设计,确保系统在多场景多工况下具备良好的动态响应性能。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略对MMDCT欠阻尼特性的改善作用。
文摘设计了一种基于模块化多电平型固态变压器(modular multilevel converter-solid state transformer,MMC-SST)的新型直流微网架构,可最大限度地适应新能源的接入,提高系统的电能质量,真正实现能量的双向按需传输和动态平衡使用。首先,详细分析了基于MMC-SST的新型直流微网的系统结构,并给出了MMC-SST主电路拓扑;然后,对MMC-SST各级的控制策略和直流微网子系统能量管理算法进行了优化设计,使MMC-SST能够按照给定的功率因数运行,并具有比传统控制方式更快的瞬态响应速度和更强的鲁棒性,实现了直流微网子系统的灵活、经济、可靠运行;最后,通过搭建基于MMC-SST的新型直流微网子系统的简化计算机仿真平台,进行综合仿真验证了提出的架构和控制策略的可行性和有效性。
文摘基于模块化多电平换流器的固态变压器(modular multilevel converter based solid state transformer,MMC-SST)由模块化多电平换流器和多个双有源桥变换器(dualactive bridge,DAB)组成,是实现交直流混合配电网柔性互联及多端潮流控制的关键装置。MMC-SST子模块电容较大,制约了装置功率密度的提升,影响了其在配电网的应用。该文提出一种基于波动功率传递的MMC-SST子模块电容优化方法及控制策略,该方法将电容电流中的低频成分传递到DAB低压侧,以降低子模块电容电压波动,从而优化电容容值。同时,量化分析了波动功率传递对DAB器件参数的影响,并对比了优化前后的功率密度。针对MMC-SST的仿真与实验结果表明,采用电容优化方法,子模块电容容值可减小为常规方法的15%,MMC子模块和DAB单元的整体功率密度提高了104%,满足MMC-SST在配网中应用的紧凑化设计要求。
