模块化多电平换流器型高压直流输电以其独特的技术优势,已成为未来电压源换流器型高压直流输电(Voltage Source Converter based HVDC)领域的发展趋势。MMC是未来高压直流输电传输系统的重要组成部分,半桥型子模块、双箝位型子模块和全...模块化多电平换流器型高压直流输电以其独特的技术优势,已成为未来电压源换流器型高压直流输电(Voltage Source Converter based HVDC)领域的发展趋势。MMC是未来高压直流输电传输系统的重要组成部分,半桥型子模块、双箝位型子模块和全桥型子模块是MMC三种主要的可选择的子模块拓扑结构。分析了MMC的通用拓扑结构及三种常见子模块的拓扑结构和工作模式,得出了不同子模块结构的特点,最后通过仿真验证了不同子模块拓扑结构的直流故障穿越能力,并对比分析了采用不同子模块拓扑结构MMC的基本特性。展开更多
二极管箝位型模块化多电平换流器(modular multilevel converter based on diode clamp sub-module,DCSM-MMC)具有可自清除直流故障、电力电子器件成本低的优点,特别适合远距离架空线直流输电应用。为满足工程研究需求,实现DCSM-MMC的...二极管箝位型模块化多电平换流器(modular multilevel converter based on diode clamp sub-module,DCSM-MMC)具有可自清除直流故障、电力电子器件成本低的优点,特别适合远距离架空线直流输电应用。为满足工程研究需求,实现DCSM-MMC的高效率"一比一"电磁暂态仿真,提出一种DCSM-MMC的高效等值建模方法。该方法将桥臂级联子模块等效为一个桥臂导通压降模型和一个复合等值模型。复合等值模型由4个辅助二极管、2个转换开关和2个受控电压源构成。通过借助PSCAD/EMTDC自身提供的二极管,复合等值模型有效解决了换流器闭锁、解锁行为的精确模拟问题。同时,所提方法对DCSM-MMC的桥臂导通压降进行了准确建模,简化了受控电压源的等值建模过程。研究结果表明:提出的高效等值建模方法仿真精度良好,仿真效率高,建模过程简洁,适应性好,便于移植。展开更多
柔性多状态开关(soft open point,SOP)作为可在配电网中替代传统联络开关的新型柔性一次设备,已成为主动配电网领域的研究热点。针对基于模块化多电平变流器(modularmultilevelconverter,MMC)的SOP装置,提出了一种改进型下垂控制策略,...柔性多状态开关(soft open point,SOP)作为可在配电网中替代传统联络开关的新型柔性一次设备,已成为主动配电网领域的研究热点。针对基于模块化多电平变流器(modularmultilevelconverter,MMC)的SOP装置,提出了一种改进型下垂控制策略,将具有功率分配特性的可调下垂系数与基于虚拟惯量的惯性下垂系数相结合。该控制策略可以根据换流站输出功率的变化相应地改变可调下垂系数以改善各端换流站的功率分配能力,提高系统稳定性。此外,该改进型下垂控制策略通过直流电容动态方程将系统频率与直流电压进行耦合,通过快速调整下垂系数调节各端MMC的输出功率,实现对弱交流电网的频率支撑,提高系统可靠性。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了四端SOP系统模型,验证了所提控制策略的正确性与有效性。展开更多
不对称交流电网下的功率波动将引起模块化多电平换流器子模块能量的不平衡,进而影响模块化多电平变流器型高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)的动态性能。基于不对称交流电网下MMC桥臂瞬时功率的分析,确...不对称交流电网下的功率波动将引起模块化多电平换流器子模块能量的不平衡,进而影响模块化多电平变流器型高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)的动态性能。基于不对称交流电网下MMC桥臂瞬时功率的分析,确定换流器内部子模块电容电压及桥臂环流的控制目标。在此基础上,提出一种基于子模块电容电压预估的最近电平调制和基于桥臂环流预估的直接环流控制,两者相结合的复合控制策略。不论交流系统对称与否,在所提出的控制策略下,均能保证换流器上下桥臂间,三相间以及总子模块电容电压的相对平衡,实现对基频及二倍频谐波环流的抑制。基于PSCAD/EMTDC,建立两端MMCHVDC仿真模型,分别在有功功率和直流电压控制站进行不对称交流电网的仿真验证。仿真结果表明,所提出的控制策略能够保证故障期间子模块电容电压平均值保持恒定,直流电压不会由于二倍频零序瞬时功率出现二倍频波动,系统故障穿越能力得以提升。展开更多
为了提高传统有源电力滤波器耐压水平和等效开关频率,将电平数目较多的模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)应用于并联型有源滤波器(shunt active power filter,SAPF)。针对三线制电力系统的非理想运行状态,提出基于...为了提高传统有源电力滤波器耐压水平和等效开关频率,将电平数目较多的模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)应用于并联型有源滤波器(shunt active power filter,SAPF)。针对三线制电力系统的非理想运行状态,提出基于正负序分离的无源控制器(passivity-based control,PBC)策略,可根据有源滤波器的容量,灵活的选择补偿信号。首先,根据基于模块化多电平变流器型有源滤波器的数学模型,论证其无源性,采用阻尼注入法设计动态性能较高的正负序无源控制规律;其次,加入适用于电网非理想条件下的准PR环流控制、电容电压控制器,以提高系统性能;最后,在电网平衡、负荷投切、负荷不平衡及电网电压跌落状态下,通过Matlab/Simulink软件仿真和硬件实验,验证提出的无源控制系统用于非理想条件下基于模块化多电平变流器型有源滤波器的有效性和优越性。展开更多
文摘模块化多电平换流器型高压直流输电以其独特的技术优势,已成为未来电压源换流器型高压直流输电(Voltage Source Converter based HVDC)领域的发展趋势。MMC是未来高压直流输电传输系统的重要组成部分,半桥型子模块、双箝位型子模块和全桥型子模块是MMC三种主要的可选择的子模块拓扑结构。分析了MMC的通用拓扑结构及三种常见子模块的拓扑结构和工作模式,得出了不同子模块结构的特点,最后通过仿真验证了不同子模块拓扑结构的直流故障穿越能力,并对比分析了采用不同子模块拓扑结构MMC的基本特性。
文摘二极管箝位型模块化多电平换流器(modular multilevel converter based on diode clamp sub-module,DCSM-MMC)具有可自清除直流故障、电力电子器件成本低的优点,特别适合远距离架空线直流输电应用。为满足工程研究需求,实现DCSM-MMC的高效率"一比一"电磁暂态仿真,提出一种DCSM-MMC的高效等值建模方法。该方法将桥臂级联子模块等效为一个桥臂导通压降模型和一个复合等值模型。复合等值模型由4个辅助二极管、2个转换开关和2个受控电压源构成。通过借助PSCAD/EMTDC自身提供的二极管,复合等值模型有效解决了换流器闭锁、解锁行为的精确模拟问题。同时,所提方法对DCSM-MMC的桥臂导通压降进行了准确建模,简化了受控电压源的等值建模过程。研究结果表明:提出的高效等值建模方法仿真精度良好,仿真效率高,建模过程简洁,适应性好,便于移植。
文摘柔性多状态开关(soft open point,SOP)作为可在配电网中替代传统联络开关的新型柔性一次设备,已成为主动配电网领域的研究热点。针对基于模块化多电平变流器(modularmultilevelconverter,MMC)的SOP装置,提出了一种改进型下垂控制策略,将具有功率分配特性的可调下垂系数与基于虚拟惯量的惯性下垂系数相结合。该控制策略可以根据换流站输出功率的变化相应地改变可调下垂系数以改善各端换流站的功率分配能力,提高系统稳定性。此外,该改进型下垂控制策略通过直流电容动态方程将系统频率与直流电压进行耦合,通过快速调整下垂系数调节各端MMC的输出功率,实现对弱交流电网的频率支撑,提高系统可靠性。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了四端SOP系统模型,验证了所提控制策略的正确性与有效性。
文摘不对称交流电网下的功率波动将引起模块化多电平换流器子模块能量的不平衡,进而影响模块化多电平变流器型高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)的动态性能。基于不对称交流电网下MMC桥臂瞬时功率的分析,确定换流器内部子模块电容电压及桥臂环流的控制目标。在此基础上,提出一种基于子模块电容电压预估的最近电平调制和基于桥臂环流预估的直接环流控制,两者相结合的复合控制策略。不论交流系统对称与否,在所提出的控制策略下,均能保证换流器上下桥臂间,三相间以及总子模块电容电压的相对平衡,实现对基频及二倍频谐波环流的抑制。基于PSCAD/EMTDC,建立两端MMCHVDC仿真模型,分别在有功功率和直流电压控制站进行不对称交流电网的仿真验证。仿真结果表明,所提出的控制策略能够保证故障期间子模块电容电压平均值保持恒定,直流电压不会由于二倍频零序瞬时功率出现二倍频波动,系统故障穿越能力得以提升。
文摘为了提高传统有源电力滤波器耐压水平和等效开关频率,将电平数目较多的模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)应用于并联型有源滤波器(shunt active power filter,SAPF)。针对三线制电力系统的非理想运行状态,提出基于正负序分离的无源控制器(passivity-based control,PBC)策略,可根据有源滤波器的容量,灵活的选择补偿信号。首先,根据基于模块化多电平变流器型有源滤波器的数学模型,论证其无源性,采用阻尼注入法设计动态性能较高的正负序无源控制规律;其次,加入适用于电网非理想条件下的准PR环流控制、电容电压控制器,以提高系统性能;最后,在电网平衡、负荷投切、负荷不平衡及电网电压跌落状态下,通过Matlab/Simulink软件仿真和硬件实验,验证提出的无源控制系统用于非理想条件下基于模块化多电平变流器型有源滤波器的有效性和优越性。
