一种新型四象限混合型模块组合多电平变换器 被引量：132

1

作者 杨晓峰 林智钦 +1 位作者 郑琼林 游小杰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期107-113,共7页

传统级联型多电平变换器用于高压大容量电机变频调速系统的最大问题在于,需要采用体积庞大的多绕组工频变压器为各功率单元提供独立的直流供电电源。为解决这一不足,提出一种无需工频变压器耦合的新型四象限混合型模块组合多电平变换器(... 传统级联型多电平变换器用于高压大容量电机变频调速系统的最大问题在于,需要采用体积庞大的多绕组工频变压器为各功率单元提供独立的直流供电电源。为解决这一不足,提出一种无需工频变压器耦合的新型四象限混合型模块组合多电平变换器(hybrid modular multilevel converter,HMMC)。HMMC由三桥臂功率单元(three-leg power unit,TPU)、半桥功率单元(half-bridge power unit,HPU)和桥臂电感级联而成,具有高度模块化、易于扩展、输出电压波形好等特点。深入分析HMMC的拓扑结构、工作原理及相应的控制策略,并设计一台三电平HMMC试验样机,实验结果验证了提出的理论分析和控制策略的有效性和正确性。 展开更多

关键词 混合型模块组合多电平变换器 公共直流母线 三桥臂功率单元 半桥功率单元 桥臂电感

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一种基于子模块混合型模块化多电平换流器的高压大功率DC/DC变换器 被引量：39

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作者 索之闻 李庚银 +1 位作者 迟永宁 王伟胜 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第14期3577-3585,共9页

针对构建未来多电压等级多端直流电网的技术需求,提出一种基于子模块混合型模块化多电平换流器的高压大功率DC/DC变换器,并建立了相应数学模型。该拓扑主要由半桥子模块和一种新型的、具有故障电流阻断能力的T型全桥子模块构成,进一步... 针对构建未来多电压等级多端直流电网的技术需求,提出一种基于子模块混合型模块化多电平换流器的高压大功率DC/DC变换器,并建立了相应数学模型。该拓扑主要由半桥子模块和一种新型的、具有故障电流阻断能力的T型全桥子模块构成,进一步提高了经济性。在此基础上,设计了高压大功率DC/DC变换器的调制策略和电容电压平衡策略,利用T型全桥子模块负电平输出实现直流电压下降时变换器的正常工作,保证多电压等级互联直流系统的降压稳定运行。然后分析了高压大功率DC/DC变换器的直流故障隔离原理。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建了含高压大功率DC/DC变换器的直流试验系统仿真模型,通过稳态和暂态仿真分析,结果表明该变换器能够实现降压运行并具有直流故障隔离能力,在未来多电压等级多端直流电网中具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 能源互联网 直流电网 高压大功率DC/DC变换器 T型全桥子模块 子模块混合型模块化多电平换流器 降压运行 直流故障隔离

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基于模块组合多电平变换器的STATCOM及其控制 被引量：58

3

作者 杨晓峰 范文宝 +1 位作者 王晓鹏 郑琼林 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期7-13,共7页

本文提出一种基于模块组合多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)的新型综合补偿装置M-STATCOM,具有模块化、体积小、损耗低、等效开关频率高等优点,无需工频变压器即可直接应用于中高压电网。M-STATCOM不仅能工作于无功发生... 本文提出一种基于模块组合多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)的新型综合补偿装置M-STATCOM,具有模块化、体积小、损耗低、等效开关频率高等优点,无需工频变压器即可直接应用于中高压电网。M-STATCOM不仅能工作于无功发生工况实现对电网的无功补偿,也适用于三相不平衡系统电能质量问题的综合治理应用。本文详细分析了M-STATCOM的结构特点和工作原理,在此基础上提出了无功发生工况和综合补偿工况两种工况下的控制方案。实验结果表明了本文提出控制策略的有效性和理论分析的正确性。 展开更多

关键词 模块组合多电平变换器 静止同步补偿器 功率单元 无功发生 负序平衡

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模块组合多电平变换器的环流模型 被引量：41

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作者 杨晓峰 王晓鹏 +1 位作者 范文宝 郑琼林 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期21-27,共7页

模块组合多电平变换器是应用于高压大功率电能变换领域的优秀拓扑之一,具有高度模块化、输出波形谐波含量少、无需工频变压器等优点。然而环流的存在使得模块组合多电平变换器的桥臂电流发生畸变,提高了器件的额定电流容量,进一步增加... 模块组合多电平变换器是应用于高压大功率电能变换领域的优秀拓扑之一,具有高度模块化、输出波形谐波含量少、无需工频变压器等优点。然而环流的存在使得模块组合多电平变换器的桥臂电流发生畸变,提高了器件的额定电流容量,进一步增加了系统成本。本文提出了模块组合多电平变换器的环流模型,将环流的作用等效为两个电流控制的电压源(CCVS),推导了环流和直流母线电流的定量关系,并结合实际系统特点对该关系式进行了修正。最后本文分析了环流中存在低频分量的原因,分析结果同时表明了模块组合多电平变换器适用于需要实现三相负序平衡的场合。 展开更多

关键词 模块组合多电平变换器 环流 桥臂电流 电流控制电压源 负序

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模块组合多电平变换器的脉冲调制方案对比 被引量：26

5

作者 王晓鹏 杨晓峰 +1 位作者 范文宝 郑琼林 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期28-33,共6页

主要分析了模块组合多电平变换器的拓扑结构和工作原理,根据实际需要分析了模块组合多电平变换器各功率模块的SPWM脉冲的时序,基于现有的MMC样机和控制系统提出了两种SPWM脉冲调制方案,即载波移相方案和脉冲移相方案。本文详细分析了两... 主要分析了模块组合多电平变换器的拓扑结构和工作原理,根据实际需要分析了模块组合多电平变换器各功率模块的SPWM脉冲的时序,基于现有的MMC样机和控制系统提出了两种SPWM脉冲调制方案,即载波移相方案和脉冲移相方案。本文详细分析了两种脉冲调制方案的原理,并进行了基于QuartusII软件的仿真和样机实验研究。实验结果表明:载波移相方案产生的SPWM波形质量优于脉冲移相方案,直流电压利用率较高,但其产生思路较复杂,相比脉冲移相方案占用了更多的控制芯片资源,且由于DSP的扩展能力有限而存在一定的局限性。脉冲移相方案扩展性能好,产生原理逻辑简单,且软件资源占用少,尤其适用于多路SPWM输出。 展开更多

关键词 模块组合多电平变换器 载波移相 脉冲移相 DSP FPGA

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基于模块组合多电平变换器的SVG控制策略 被引量：13

6

作者 范文宝 杨晓峰 +1 位作者 王晓鹏 郑琼林 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第S1期29-35,共7页

提出了一种模块组合多电平变换器(MMC)应用于静态无功发生器(Static VarGenerator,SVG)的新技术。MMC由于具有公共的直流母线,可以实现四象限运行。又因为其具有良好的可扩展性,故障无损性,故必将成为未来中、高压功率变换的重要研究方... 提出了一种模块组合多电平变换器(MMC)应用于静态无功发生器(Static VarGenerator,SVG)的新技术。MMC由于具有公共的直流母线,可以实现四象限运行。又因为其具有良好的可扩展性,故障无损性,故必将成为未来中、高压功率变换的重要研究方向。然而,很少有人对其在静止无功补偿方面进行研究。本文基于MMC电路的特点和基本工作原理,提出一种基于MMC的静态无功生器(M-SVG)及其相应的控制策略。通过一台三电平单相M-SVG样机的小功率实验结果,详细地分析了其动态特性,表明了本文控制策略的有效性以及M-SVG的可行性。 展开更多

关键词 模块组合多电平变换器 无功发生器 M-SVG 直流母线电压控制 功率单元

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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

7

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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基于模块多电平变换器的并联有源滤波器控制策略研究 被引量：26

8

作者 武健 刘瑜超 徐殿国 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期52-59,共8页

提出了一种模块组合多电平变换器(MMC)应用于并联有源滤波器(APF)的新控制策略。与H桥级联拓扑相比,MMC因具有正负直流母线,灵活性和适用性更广。为了消除谐波,本文在旋转坐标系解耦控制中的电流内环引入重复控制器。设计了MMC子模块电... 提出了一种模块组合多电平变换器(MMC)应用于并联有源滤波器(APF)的新控制策略。与H桥级联拓扑相比,MMC因具有正负直流母线,灵活性和适用性更广。为了消除谐波,本文在旋转坐标系解耦控制中的电流内环引入重复控制器。设计了MMC子模块电容电压的分级式均压控制策略,包括相间电压均衡控制策略和独立电容电压均衡控制,减小子模块电容电压的波动,维持直流电压稳定。引入比例谐振(PR)控制器,并基于负序二倍频坐标变换和相间解耦实现对环流的有效抑制。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明了所提出的控制策略的有效性和可行性。 展开更多

关键词 模块组合多电平变换器 有源滤波器 均压控制 环流抑制 谐振控制

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集中式多电平调制策略的状态机型脉冲分配器设计与实现 被引量：1

9

作者 孙毅超 季振东 +3 位作者 李东野 乐越 赵剑锋 黄允凯 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第16期4758-4768,共11页

脉冲分配方式是实现如载波层叠调制、最近电平逼近调制等集中式多电平调制策略的主要难点。针对含冗余状态的模块组合型多电平变换器,提出一种应用于集中式调制策略的状态机型脉冲分配器设计与实现方法。该脉冲分配器致力于使电平化后... 脉冲分配方式是实现如载波层叠调制、最近电平逼近调制等集中式多电平调制策略的主要难点。针对含冗余状态的模块组合型多电平变换器,提出一种应用于集中式调制策略的状态机型脉冲分配器设计与实现方法。该脉冲分配器致力于使电平化后的调制信号遍历状态机中的所有路径,从而各个模块的开关次数在各个电平等级都得到均匀的分配,实现了模块电容电压的自然平衡特性。同时,针对低频类调制策略无法自动遍历状态机的情形,该状态机具有状态强制切换功能,在最大限度维持模块开关频率低频特性的条件下,使其能够在合理的时间范围内遍历状态机。通过基于模块化多电平变换器平台的仿真与实验验证了状态机型脉冲分配器的有效性。 展开更多

关键词 模块组合多电平变换器 载波层叠调制 最近电平逼近调制 混合调制 脉冲分配 状态机 电压平衡

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柔性直流电网主动限流开断直流故障研究 被引量：23

10

作者 周猛 向往 +2 位作者 左文平 文劲宇 林卫星 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第23期6852-6866,共15页

基于混合型模块化多电平变换器的柔性直流输电系统可通过主动控制来限制直流故障电流,即将在昆柳龙三端混合直流输电工程中应用。然而,关于混合型MMC的主动限流开断原理、故障电流演变特性、限流控制效果与影响因素尚缺少相关理论研究... 基于混合型模块化多电平变换器的柔性直流输电系统可通过主动控制来限制直流故障电流,即将在昆柳龙三端混合直流输电工程中应用。然而,关于混合型MMC的主动限流开断原理、故障电流演变特性、限流控制效果与影响因素尚缺少相关理论研究。针对上述问题,该文首先分析采用直流电压前馈的主动限流控制策略限流机理,研究计及延时后,换流器直流电压、电流在故障期间的演变特性。提出换流器与直流断路器协调控制策略,并分析采用不同协调控制策略时故障线路电流的动态演变过程。分析采用主动限流控制策略后的柔性直流电网对DCCB的开断电流大小需求。针对基于半桥MMC构建的直流电网和基于混合型MMC构建的直流电网2种技术方案,在DCCB开断电流需求、DCCB经济性以及直流电网故障特征等方面对二者进行对比分析。研究表明,与半桥MMC型直流电网相比,基于混合型MMC的直流电网在使用主动限流控制技术后,DCCB开断电流大小减小为原来的22%,使得DCCB的成本减小为原来的45%,故障后换流站直流功率最短时间恢复时间减小为原来的30%,故障后功率模块电容过电压减小为原来的33.3%。最后,通过仿真验证理论分析的合理性。 展开更多

关键词 直流电网 柔性直流输电 混合型模块化多电平变换器 主动限流控制 直流断路器

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基于MMC环流模型的通用环流抑制策略 被引量：116

11

作者 杨晓峰 郑琼林 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第18期59-65,178,共7页

模块组合多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的环流直接影响MMC的工作特性。该文推导了MMC环流、桥臂电流和公共直流母线电流之间的数量关系,指出环流是引起公共直流输入/输出功率存在低频脉动的原因。为实现对MMC环流的... 模块组合多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的环流直接影响MMC的工作特性。该文推导了MMC环流、桥臂电流和公共直流母线电流之间的数量关系,指出环流是引起公共直流输入/输出功率存在低频脉动的原因。为实现对MMC环流的有效抑制,提出一种基于MMC环流模型的通用环流抑制(universal circulating current suppressing,UCCS)策略,实现原理简单,无需负序坐标变换和相间解耦环节,适用于任意相数的MMC控制,并进行了仿真和实验验证。结果表明,UCCS策略能显著抑制环流中的低频交流脉动分量,消除桥臂电流的畸变,同时可有效抑制公共直流输入/输出功率脉动,有利于MMC系统的稳定可靠运行。 展开更多

关键词 模块组合多电平变换器 环流 桥臂电流 环流模型 通用环流抑制策略

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《电工技术学报》2011年第26卷总目次

12

《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期216-222,共7页

关键词 模块组合多电平变换器 电流型 三电平 整流器 换向器 仪器电源 脉冲调制 脉宽调制 脉冲持续时间调制 矩阵变换器 逆变器 电子器件 电工技术 输出滤波器 永磁同步电机 永磁式电机 PWM 功率因数校正器 直线感应电机 全桥变换器 学报 连续出版物 目次

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