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非隔离型模块化多电平DC/DC变换器的最小化桥臂环流控制 被引量:16
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作者 马文忠 田洪英 +3 位作者 刘慧玉 胡范青 李沐书 张奎同 《电力系统保护与控制》 CSCD 北大核心 2021年第22期51-58,共8页
用于中高压直流电压转换和直流电网互联的高压大功率直流变压器一般采用中间交流变压器,存在损耗高和体积大等不足。对一种非隔离型的模块化多电平DC/DC变换器进行了研究,与普通双有源桥式DC/DC变换器相比,避免了交流变压器的存在。首... 用于中高压直流电压转换和直流电网互联的高压大功率直流变压器一般采用中间交流变压器,存在损耗高和体积大等不足。对一种非隔离型的模块化多电平DC/DC变换器进行了研究,与普通双有源桥式DC/DC变换器相比,避免了交流变压器的存在。首先分析了此变换器的工作原理,建立了变换器的等效数学模型。考虑子模块电容电压存在特殊的不平衡,变换器需要引入交流循环电流,提出了一种保证桥臂功率均衡的最小化桥臂环流的控制策略,减小了桥臂电流的交流分量,降低了变换器的损耗。在Matlab/Simulink中仿真验证了变换器的性能和最小环流控制策略的有效性。最后搭建实验平台进行了实验验证。 展开更多
关键词 模块化多电平dc/dc变换器 直流电网 能源互联网 直流变压器
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一种模块化多电平DC/DC变换器的基频调制策略 被引量:9
2
作者 王新颖 汤广福 +3 位作者 陈宇 魏晓光 肖湘宁 丁骁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期1987-1998,共12页
电气拓扑采用模块化多电平技术的高压大容量DC/DC变换器是构建直流电网的关键装备之一。与柔性直流输电系统中的工频运行工况不同,基于模块化多电平的DC/DC变换器可运行于中/高频。若仍采用工频工况下的最近电平逼近调制策略及电容排序... 电气拓扑采用模块化多电平技术的高压大容量DC/DC变换器是构建直流电网的关键装备之一。与柔性直流输电系统中的工频运行工况不同,基于模块化多电平的DC/DC变换器可运行于中/高频。若仍采用工频工况下的最近电平逼近调制策略及电容排序均压,会带来子模块开关损耗大及数字控制系统运算负担重等一系列问题。为此,提出了一种适用于模块化多电平DC/DC变换器的基频调制策略,阐述了基频调制的基本需求及其实现方法,提出了与基频调制相应的电压及电压增量双排序均压策略,并分析了基频调制策略对子模块电容参数设计的影响。通过仿真和实验对提出的基频调制策略和双排序均压算法进行了验证,结果证明该调制策略能有效降低功率器件开关损耗,改善交流输出电压波形的总谐波失真,缓解数字控制系统的运算负担,并与控制策略具有良好的兼容性。 展开更多
关键词 直流电网 模块化多电平dc/dc变换器 基频调制 双排序均压策略 控制系统兼容性
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三角形模块化多电平DC/DC变换器研究 被引量:1
3
作者 郑征 景凯峰 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第1期133-141,174,共10页
DC/DC变换器是双母线直流微网中的接口变流器,在能量转换中起重要作用。因传统DC/DC变换器具有器件应力高,电压增益低等缺点,导致其不适用于中高功率场合。模块化多电平DC/DC变换器通过模块串并联方式降低器件应力,提高电压增益,适用于... DC/DC变换器是双母线直流微网中的接口变流器,在能量转换中起重要作用。因传统DC/DC变换器具有器件应力高,电压增益低等缺点,导致其不适用于中高功率场合。模块化多电平DC/DC变换器通过模块串并联方式降低器件应力,提高电压增益,适用于中高功率场合。本文以三角形模块化多电平DC/DC变换器作为研究对象,对电路拓扑结构与工作原理进行分析,该电路所有模块可实现均压均流,电路功率均分至各个模块。针对电路中变量相互耦合的关系,研究设计解耦控制策略,实现两级间的变量解耦;针对非交错调制方式下电压纹波大的特点,提出不同级间交错调制方式,在所提方式下电路拥有良好的动静态性能,并且可以有效降低输出电压纹波。通过MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真结果验证了解耦控制策略及调制方式的可行性及有效性,提高了电路动态特性及输出直流电能质量。 展开更多
关键词 直流微网 模块多电平 dc/dc变换器 交错调制
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基于准比例谐振控制的模块化多电平矩阵变换器环流抑制策略 被引量:2
4
作者 姜亚峰 李仪博 +3 位作者 吴秋伟 刘沈全 吴小丹 周前 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第2期242-251,I0005,I0006,共12页
模块化多电平矩阵变换器(M~3C)是分频输电系统中的核心装置.由于缺乏直流环节,所以不同频率的电气量在M~3C内部直接耦合,导致M~3C内部出现非常复杂的谐波,造成子模块均压困难,影响M~3C的稳定运行.提出一种基于准比例谐振(PR)控制器的闭... 模块化多电平矩阵变换器(M~3C)是分频输电系统中的核心装置.由于缺乏直流环节,所以不同频率的电气量在M~3C内部直接耦合,导致M~3C内部出现非常复杂的谐波,造成子模块均压困难,影响M~3C的稳定运行.提出一种基于准比例谐振(PR)控制器的闭环控制策略,实现对M~3C内部环流的抑制.首先,研究稳态时子模块电容纹波电压,详细分析子模块纹波电压与开关函数耦合产生谐波电流的机理,推导谐波环流的解析式,指出抑制环流的必要性.然后,针对4种频率成分的谐波环流设计并联的准PR环流抑制器,在抑制环流的同时减少桥臂电流的畸变,保障桥臂间电容电压均衡并且具备良好的动态性能.最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,通过仿真验证控制策略的有效性. 展开更多
关键词 模块多电平矩阵变换器 分频输电系统 电容纹波电压 准比例谐振控制 环流抑制
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一种抑制模块化多电平变换器光伏系统共模电压的脉冲衔尾排布调制
5
作者 潘尧 孙孝峰 +2 位作者 蔡瑶 李昕 赵巍 《电工技术学报》 北大核心 2025年第4期1221-1235,共15页
光伏模块利用模块化的特点,可以分布集成在模块化多电平变换器子模块的直流侧,构成基于模块化多电平变换器的光伏系统(MMC-PVS)。由阴影遮挡、损坏等问题引起的光伏模块功率不平衡会使子模块的调制信号存在显著差异,严重降低现有共模电... 光伏模块利用模块化的特点,可以分布集成在模块化多电平变换器子模块的直流侧,构成基于模块化多电平变换器的光伏系统(MMC-PVS)。由阴影遮挡、损坏等问题引起的光伏模块功率不平衡会使子模块的调制信号存在显著差异,严重降低现有共模电压抑制方案的抑制效果。为了解决这些问题,该文提出一种脉冲衔尾排布调制,能够在光伏模块功率不平衡工况下抑制MMC-PVS的共模电压。通过分析光伏模块功率不平衡工况下MMC-PVS,实现零共模电压的条件,表明理论上子模块的调制信号具备实现零共模电压的能力,而由调制策略生成的子模块驱动脉冲是产生共模电压的关键因素。脉冲衔尾排布调制能将子模块驱动脉冲依次衔尾排布,即后一子模块的上升沿时刻与前一子模块的下降沿时刻对齐,在每个开关周期内保证三相上桥臂总电压与三相下桥臂总电压的形状相同,达到理论上零共模电压的效果,实现共模电压抑制。最后,通过仿真与实验验证了脉冲衔尾排布调制在光伏模块功率不平衡工况下抑制共模电压的可行性与理论分析的正确性。 展开更多
关键词 模块多电平变换器 光伏系统 光伏功率不平衡 共模电压 脉冲衔尾排布调制
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基于器件复用的有源功率解耦型模块化多电平变换器拓扑研究
6
作者 贾冠龙 史斌昊 +2 位作者 李明硕 牛峰 汤雨 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第7期2755-2767,I0026,共14页
模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)拓扑已广泛应用于中高压大功率输配电和电机驱动领域。其中,具有直流故障穿越能力的全桥子模块(full-bridge submodule,FB-SM)型MMC拓扑目前正受到越来越多的关注和应用,但为了抑... 模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)拓扑已广泛应用于中高压大功率输配电和电机驱动领域。其中,具有直流故障穿越能力的全桥子模块(full-bridge submodule,FB-SM)型MMC拓扑目前正受到越来越多的关注和应用,但为了抑制子模块电容电压纹波,需使用较大电容值的子模块电容,其显著增加系统的硬件成本和体积。该文提出一种基于器件复用的有源功率解耦型FB-SM(FB-SM with active power decoupling,APD-SM),通过子模块中的器件复用,使其兼具电容电压纹波抑制和直流故障穿越能力,同时不改变MMC拓扑的外输出特性。相较于传统FB-SM拓扑,该拓扑可在全功率因数范围内显著抑制子模块电容电压纹波;详细介绍该拓扑的推演规律、运行原理、调制方法和控制策略,并对拓扑结构中的关键参数进行分析和设计,从多方面与传统FB-SM拓扑进行对比分析;最后,基于PLECS仿真平台搭建APD-SM和FB-SM型MMC仿真模型(分别缩写为APD-MMC和FB-MMC),并基于样机模型进行实验验证。仿真和实验结果验证该拓扑和控制策略的有效性。 展开更多
关键词 模块多电平变换器 全桥子模块 有源滤波解耦电路 电容电压纹波
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基于隔离型模块化多电平直流/直流变换器的总谐波畸变率优化调制控制策略
7
作者 孔祥平 宾子君 +2 位作者 邓富金 孙振威 耿佳豪 《现代电力》 北大核心 2025年第2期377-384,共8页
为解决模块化多电平直流/直流变换器(modular multilevel DC/DC converter,MMDC)的调制策略中,准两电平调制策略的交流侧电压电流中仍存在大量高次谐波,导致隔离变压器的损耗增加的问题,首先通过分析得到功率器件开关角与变压器一次侧... 为解决模块化多电平直流/直流变换器(modular multilevel DC/DC converter,MMDC)的调制策略中,准两电平调制策略的交流侧电压电流中仍存在大量高次谐波,导致隔离变压器的损耗增加的问题,首先通过分析得到功率器件开关角与变压器一次侧线电压总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)的关系,进而提出一种变占空比和幅值的THD优化调制策略,通过改变开关角降低变压器一次侧线电压电流THD,从而减小变压器损耗。最后通过仿真软件PSCAD/EMTDC验证了所提基于THD优化调制控制策略的可行性。 展开更多
关键词 dc/dc变换器 模块多电平 准两电平调制 总谐波畸变率 变压器谐波损耗 开关角
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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
8
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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用于不同线路拓扑高压直流电网高效互联的直流模块化多电平变换器设计
9
作者 游仕洪 周俊 +2 位作者 程华 孟重力 王猛 《电源学报》 北大核心 2025年第3期245-256,共12页
DC-DC变换器是实现不同电压等级和拓扑结构的高压直流HVDC(high voltage direct current)电网互联的关键设备,随着新型电力系统的逐步建设,DC-DC变换器成为新型电力系统领域的研究热点之一。DC-DC变换器具有许多优点:可增加电网的可控性... DC-DC变换器是实现不同电压等级和拓扑结构的高压直流HVDC(high voltage direct current)电网互联的关键设备,随着新型电力系统的逐步建设,DC-DC变换器成为新型电力系统领域的研究热点之一。DC-DC变换器具有许多优点:可增加电网的可控性,可增强电网潮流控制、电压调节和故障阻断的能力。其中,直流模块化多电平变换器DC-MMC(DC modular multilevel converter)是用于互连具有相同线路拓扑HVDC系统的一种有效非隔离方法,然而,实际中直流系统往往电压等级和拓扑结构差别较大。基于此,提出了一种新型柔性DC-MMC的控制策略,该控制方法可实现不同线路拓扑HVDC的互连,如双极子与对称单极子互连。首先,详细阐述了高压直流输电系统中不同线路拓扑的特性;然后,针对新型DC-MMC建立了1种含变量变换的数学模型,并提出了基于平均桥臂模型和简化直流电网的控制方法;最后,在MATLAB/Simulink中进行仿真验证,结果验证了所提方法可保障DC-MMC在正常运行和降级运行下均能正常工作。 展开更多
关键词 dc-dc变换器 高压直流 直流模块多电平变换器 线路拓扑 非隔离变换器
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基于改进模型预测控制的大功率双极Π型DC/DC变换器研究
10
作者 孟繁丞 马文忠 +3 位作者 王玉生 张文艳 李恒硕 朱亚恒 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第15期13-26,共14页
非隔离型DC/DC变换器在电网互联时面临稳定性不强、电能质量差及故障处理弱等问题。分析了一种单相运行且具有双向直流故障闭锁能力的双极Π型模块化多电平DC/DC变换器(modular multilevel DC/DC converter,DC-MMC)拓扑结构和故障闭锁原... 非隔离型DC/DC变换器在电网互联时面临稳定性不强、电能质量差及故障处理弱等问题。分析了一种单相运行且具有双向直流故障闭锁能力的双极Π型模块化多电平DC/DC变换器(modular multilevel DC/DC converter,DC-MMC)拓扑结构和故障闭锁原理,设计了基于单相dq解耦的双闭环PI控制策略,实现了变换器桥臂直流分量、系统环流及桥臂间功率平衡控制。但适用于DC-MMC的模型预测控制存在控制复杂、计算量大及响应慢等问题,针对变换器结构的强耦合特性,提出一种基于分步寻优原理的改进模型预测控制策略以提高变换器稳态和暂态性能。最后通过MATLAB/Simulink搭建仿真模型验证了所提控制策略的可行性和有效性。 展开更多
关键词 非隔离型模块化多电平dc/dc变换器 单相解耦变换器 模型预测控制 双向直流故障闭锁
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基于IVMD-LSTM的模块化多电平变换器故障诊断
11
作者 刘述喜 王乾蕴 +2 位作者 刘科 曲雨霏 罗钦 《太阳能学报》 北大核心 2025年第4期114-124,共11页
为提高模块化多电平变换器(MMC)子模块开关管开路故障诊断准确率和效率,提出一种基于改进型变分模态分解的长短期记忆递归神经网络(IVMD-LSTM)的MMC子模块开关管故障诊断方法。该方法直接采用子模块电容电压作为故障特征量,首先通过阿... 为提高模块化多电平变换器(MMC)子模块开关管开路故障诊断准确率和效率,提出一种基于改进型变分模态分解的长短期记忆递归神经网络(IVMD-LSTM)的MMC子模块开关管故障诊断方法。该方法直接采用子模块电容电压作为故障特征量,首先通过阿基米德优化算法(AOA)对变分模态分解(VMD)算法进行优化,得到不同样本特征的最优模态分量数量和惩罚因子,对故障样本数据进行模态分解,取特征最显著的3个模态分量组成数据集,然后使用LSTM对故障数据进行分类诊断,得到MMC子模块开关管故障最终诊断结果。仿真结果表明所提方法的分类诊断表现明显优于其他方法,提高了MMC开关管故障诊断准确率和效率,可实现精确、快速、可靠的故障诊断。 展开更多
关键词 模块多电平变换器 故障诊断 变分模态分解 长短期记忆递归神经网络 阿基米德优算法
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模块化多电平高压DC/DC变换器的电感参数设计 被引量:13
12
作者 林智钦 王志冰 +4 位作者 杨晓峰 黄先进 郑琼林 李琰 姚良忠 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期2470-2477,共8页
中高压大容量DC/DC变换器可以实现不同电压等级直流电网线路的互联,是直流电网中的关键设备之一。该文研究了基于隔离型MMC-DC/DC变换器的电感取值的计算方法和选取原则。通过建立基于交流电压源和电感串联等效电路的数学模型,研究了电... 中高压大容量DC/DC变换器可以实现不同电压等级直流电网线路的互联,是直流电网中的关键设备之一。该文研究了基于隔离型MMC-DC/DC变换器的电感取值的计算方法和选取原则。通过建立基于交流电压源和电感串联等效电路的数学模型,研究了电感大小对变换器运行特性的影响,进而提出综合考虑功率传输效率限制、交流电流谐波特性以及变压器容量和绝缘设计等因素的电感参数设计方法。最后采用PSCAD/EMTDC仿真软件对设计实例进行验证分析。仿真结果说明该文提出的电感参数设计方法的有效性,同时验证了该文关于电感大小对变换器电气量影响分析的正确性。 展开更多
关键词 直流电网 模块组合多电平变换器 dc/dc变换器 数学模型 参数设计
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含单相面对面型MMC-DC/DC变换器的高压直流输电系统阻抗建模及稳定性分析
13
作者 刘熠 王跃 +3 位作者 武鸿 刘永慧 李润田 李风漠 《高电压技术》 北大核心 2025年第1期269-280,I0035-I0038,共16页
在海上风电直流汇集-直流送出系统中,基于单相模块化多电平换流器的面对面型(modular multilevel converter based front-to-front,MMC-FTF)高压大功率DC/DC变换器是连接中压汇聚线与高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)线... 在海上风电直流汇集-直流送出系统中,基于单相模块化多电平换流器的面对面型(modular multilevel converter based front-to-front,MMC-FTF)高压大功率DC/DC变换器是连接中压汇聚线与高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)线路的关键接口设备。然而,针对MMC-FTF变换器的阻抗建模鲜有报道,且含MMC-FTF变换器的HVDC系统的小信号稳定性问题尚不明确。针对此问题,该文首先根据频率耦合效应提出共差模提取矩阵,实现了多谐波线性化方法下单相及三相MMC交直流侧阻抗模型的统一,并建立了MMC-FTF变换器的直流侧阻抗模型。其次,利用阻抗稳定性判据揭示了MMC-FTF变换器与岸上三相MMC换流站互联时存在的振荡风险。接着,根据相角灵敏度指标定量评估了不同控制器参数对系统稳定性的影响,并提出用于提升系统稳定性的调参准则。最后,基于MATLAB/Simulink仿真和硬件在环实验验证了结果的正确性。 展开更多
关键词 面对面型dc/dc变换器 模块多电平换流器 高压直流输电 阻抗建模 灵敏度 小信号稳定性
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新型模块化多电平DC-DC变换器拓扑及其工作机理分析 被引量:4
14
作者 任强 肖飞 +1 位作者 孙驰 艾胜 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2017年第10期141-147,共7页
针对目前模块化多电平DC-DC变换器拓扑结构及其主要采用的交流平衡控制方法所带来的问题,基于直流控制思想,提出了一种新型模块化多电平DC-DC变换器拓扑。通过重构一种全桥子模块结构,每个子模块电容同时包含两条充放电路径,相邻子模块... 针对目前模块化多电平DC-DC变换器拓扑结构及其主要采用的交流平衡控制方法所带来的问题,基于直流控制思想,提出了一种新型模块化多电平DC-DC变换器拓扑。通过重构一种全桥子模块结构,每个子模块电容同时包含两条充放电路径,相邻子模块间通过形成局部的并联支路实现电容间电能传递和电容电压自平衡,避免了子模块电容在单向直流电能变换导致的电压失衡。通过对变换器的平衡机理及其基本工作原理分析、仿真实验验证,结果表明所提出的变换器在直流控制方式下能够稳定运行,子模块电容电压具有自平衡能力,变换器电压变比范围大,具有适用于不同应用场合直流输配电的应用潜力。 展开更多
关键词 模块多电平 dc-dc变换器 电容电压平衡 电荷平衡 平衡支路
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一种高性能低成本的中压异质器件混合型模块化多电平变换器及其控制策略 被引量:1
15
作者 周志 涂春鸣 +4 位作者 侯玉超 郭祺 任鹏 刘红文 杨金东 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期3686-3694,I0046,I0047-I0049,共13页
针对少子模块数的中压模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)装置损耗、成本等指标难以综合提升的问题,该文提出一种基于Si基绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)和SiC基金属氧化物半导体场效... 针对少子模块数的中压模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)装置损耗、成本等指标难以综合提升的问题,该文提出一种基于Si基绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)和SiC基金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)混合的模块化多电平变换器,简称异质器件混合型模块化多电平变换器(heterogeneous device hybrid MMC,HDHMMC)。HDHMMC由全Si IGBT的低频模块和Si IGBT与SiC MOSFET混合的高频模块组成。针对此拓扑提出一种特定的高低频混合调制策略,充分发挥Si IGBT通态损耗低、SiC MOSFET开关损耗低的优势。此外,详细分析了高低频模块的能量波动机理,并针对高低频模块直流侧电容电压不稳定问题提出一种特定的稳压策略。仿真和实验结果验证了HDHMMC拓扑及其调制、稳压策略的可行性。最后,将HDHMMC与现有MMC拓扑进行损耗与成本对比,证明所提拓扑可以更好地平衡成本、效率、功率密度等性能指标。 展开更多
关键词 模块多电平变换器 Si IGBT SiC MOSFET 混合调制 稳压策略
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模块化多电平中压直流变换器的高可靠自供电架构研究 被引量:1
16
作者 李楚杉 方恒 +3 位作者 龚青苑 李成敏 李武华 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期670-681,I0020,共13页
随着大容量中压直流配电技术的迅速发展,模块化多电平直流变换器受到工业界和学术界的广泛关注。然而,实现高可靠的辅助供电是实现直流变换器在中压直流配电场景中应用的关键技术瓶颈之一。为此,提出一种面向模块化多电平中压直流变换... 随着大容量中压直流配电技术的迅速发展,模块化多电平直流变换器受到工业界和学术界的广泛关注。然而,实现高可靠的辅助供电是实现直流变换器在中压直流配电场景中应用的关键技术瓶颈之一。为此,提出一种面向模块化多电平中压直流变换器的高可靠自供电系统架构。该架构实现主控制器、子模块等辅电系统的中压直联馈电,从而无需额外低压直流电源,并且大幅提升系统启动速度。基于此架构设计,模块化多电平直流变换器的子模块控制器和旁路开关辅助供电均实现3倍冗余,提高系统容错运行的能力。在子模块电容预充电阶段,提出一种基于辅助电源自主控制的子模块电容均压方法,保证模块化多电平直流变换器可靠预充电。最终通过实验验证所提辅助供电系统架构的可行性。 展开更多
关键词 模块多电平直流变换器 自供电 中压直联馈电 模块电容均压
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模块化多电平DC-DC变换器研究综述 被引量:4
17
作者 任强 孙驰 +1 位作者 肖飞 艾胜 《电源学报》 CSCD 2017年第4期48-59,共12页
模块化多电平结构相比常规箝位型多电平和级联型多电平结构,具有更好的模块化设计、高压应用、多电平输出等性能。基于模块化多电平结构的DC-DC变换器特别适合中高压大容量直流输配电及新型直流负载供电。首先介绍了模块化多电平结构的... 模块化多电平结构相比常规箝位型多电平和级联型多电平结构,具有更好的模块化设计、高压应用、多电平输出等性能。基于模块化多电平结构的DC-DC变换器特别适合中高压大容量直流输配电及新型直流负载供电。首先介绍了模块化多电平结构的组成及特点;其次对现有模块化多电平DC-DC变换器的主要拓扑结构及相应的调制控制方法进行了详细的总结梳理,并分析了变换器的故障隔离保护机制;最后对模块化多电平DC-DC变换器的研究难点及前景进行了展望。已有的研究表明,模块化多电平DC-DC变换器以其优越的电能变换性能,在价值需求的牵引下必然引领新的直流输配电技术的革新高潮。 展开更多
关键词 模块多电平 dc-dc变换器 直流电能变换 直流输配电 电压平衡控制 故障隔离
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适用于直流汇集型风电场送出系统的双极DC/DC变换器及其短路限流
18
作者 玄东旭 樊艳芳 +3 位作者 侯俊杰 卢俊龙 孙瑶 李小龙 《高电压技术》 北大核心 2025年第2期605-618,I0016,I0017,共16页
直流汇集型风电场为“沙戈荒”新能源送出提供了一种可行方案。然而,其核心设备直流变换器亟须突破功率低、电压受限等技术瓶颈。为了克服上述问题,实现伪双极直流汇集系统与真双极直流送出系统的互联,提出了一种具备短路电流限制能力... 直流汇集型风电场为“沙戈荒”新能源送出提供了一种可行方案。然而,其核心设备直流变换器亟须突破功率低、电压受限等技术瓶颈。为了克服上述问题,实现伪双极直流汇集系统与真双极直流送出系统的互联,提出了一种具备短路电流限制能力的双极直流变换器。首先,分析了所提变换器的拓扑运行原理及参数设计方法,并提出了与之相匹配的控制与调制方法,然后对该变换器的故障电流阻断过程进行了研究。最后,通过MATLAB/Simulink软件搭建模型,验证了所提逆阻自均压型模块化多电平直流变换器拓扑结构和控制策略的可行性。研究结果表明,所提双极直流变换器能够匹配伪双极风电场与真双极送出线路两端运行方式的差异,并能快速阻断故障电流。 展开更多
关键词 直流汇集风电场 两级升压并联 模块多电平直流变换器 单双极转换 故障自清除 短路电流限制
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计及异频耦合谐波的模块化多电平矩阵变换器阻抗建模
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作者 孙玉巍 陶聪 +3 位作者 付超 常静恬 查夏新 李光辉 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第S01期227-239,共13页
模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是低频输电系统的核心装备,所连接异频交流系统电气量在变换器桥臂直接耦合,其桥臂电气量不仅含有两侧交流系统各自基频的整数次谐波,还含有二者交互耦合产生的非基频... 模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是低频输电系统的核心装备,所连接异频交流系统电气量在变换器桥臂直接耦合,其桥臂电气量不仅含有两侧交流系统各自基频的整数次谐波,还含有二者交互耦合产生的非基频整数倍谐波分量(称为异频耦合谐波)。忽略子模块直流电压动态和异频耦合谐波、以基频为频率间隔的多谐波线性化建模方法,难以准确刻画M3C的谐波特性,影响阻抗模型的精度,无法揭示子模块直流电压动态及谐波对阻抗特性的影响机理。论文首先基于M3C谐波特性分析,建立考虑两侧交流系统异频耦合谐波的多谐波向量频域模型,并通过M3C 9个桥臂多谐波小信号的相序关系和传递关系分析得到M3C单桥臂主电路小信号模型,降低阻抗建模复杂度;在此基础上,进一步考虑控制环路频率耦合效应的影响,建立能够准确反映直流电压动态和谐波特性影响的M3C序阻抗模型。最后,在RT-Lab实时仿真平台上通过时域仿真和扫频实验,验证M3C阻抗模型的准确性,并对影响阻抗特性的关键因素进行分析。 展开更多
关键词 低频输电系统 模块多电平矩阵变换器 阻抗建模 多谐波线性 异频耦合
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面向输出性能优化的高低频混合型模块化多电平变换器及其调控策略 被引量:6
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作者 侯玉超 郭祺 +2 位作者 涂春鸣 王鑫 汪颖 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第14期4467-4479,共13页
为破解中压模块化多电平变换器(MMC)输出性能提升与降本、增效难以有效兼顾的问题,该文提出一种基于高低频混合的新型MMC(NMMC)拓扑。NMMC每个桥臂包含1个由异质交叉连接模块(HCCM)构成的高频子模块和N-1个半桥变换器构成的低频子模块。... 为破解中压模块化多电平变换器(MMC)输出性能提升与降本、增效难以有效兼顾的问题,该文提出一种基于高低频混合的新型MMC(NMMC)拓扑。NMMC每个桥臂包含1个由异质交叉连接模块(HCCM)构成的高频子模块和N-1个半桥变换器构成的低频子模块。HCCM的高频桥臂采用SiC MOSFET器件,而HCCM的换向桥臂及低频子模块均采用Si IGBT器件。针对NMMC拓扑,该文采用高低频混合调制策略,充分发挥了SiCMOSFET器件开关损耗低、Si IGBT器件通态损耗低的优势。此外,针对高频子模块提出一种特定的电容电压平衡策略,并详细分析高频子模块的工作状态。进一步地,仿真及实验验证了所提拓扑结构、调制策略、均压策略的可行性和有效性。最后,将所提拓扑与现有MMC拓扑在器件成本和运行损耗方面进行综合对比,证明所提拓扑可以更好地平衡装置的成本及效率指标。 展开更多
关键词 模块多电平变换器 Si IGBT SiC MOSFET 混合调制 电平数增倍
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