基于移相控制的高频链模块化多电平直流变压器分布式控制管理策略及轮换电容电压平衡方法 被引量：12

1

作者 孙谦浩 李亚楼 +2 位作者 孟经伟 王裕 穆清 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期1310-1318,共9页

该文针对应用于高压直流互联系统的高频链模块多电平直流变压器（high-frequency-link modular multilevel DC/DC transformer,H-M2DCT）移相控制策略进行研究。首先,提出移相控制在该结构直流变压器中的应用原则,并对该方法下的H-M2DC... 该文针对应用于高压直流互联系统的高频链模块多电平直流变压器（high-frequency-link modular multilevel DC/DC transformer,H-M2DCT）移相控制策略进行研究。首先,提出移相控制在该结构直流变压器中的应用原则,并对该方法下的H-M2DCT运行特性进行详细分析,同时提出其适用于不同调制方法的通用数学模型;在此基础上提出H-M2DCT基于移相控制原理的分布式控制系统架构。在该架构下,H-M2DCT分别以两个全桥组别的独立相桥臂为基本控制单元进行分布式控制,每个桥臂之间的控制系统相互独立,且具有模块化与即插即用等特点,并利用该架构设计H-M2DCT的3种工作模式,从而拓宽其应用场景;同时,根据H-M2DCT的高频特性,提出适用于H-M2DCT的轮换电容电压平衡策略,减小了调制系统的计算负担与换流器的开关附加损耗,从而提高了每个桥臂调制系统的运行速率与换流器的运行。最后,基于新一代Si C功率器件,通过样机实验,对所提出的基于通用数学模型的控制管理策略及轮换电容电压平衡策略进行验证,实验结果证明了所建通用数学模型的正确性及所提策略和方法的有效性。 展开更多

关键词 HVDC系统互联 直流变压器 高频链 控制管理策略 轮换电容电压平衡策略 移相控制

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考虑电容电压平衡的混合型MMC调制波分配策略 被引量：1

2

作者 赵静波 李文博 +1 位作者 朱鑫要 李东 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期63-72,共10页

针对过调制运行下混合型模块化多电平换流器半桥与全桥子模块之间的电容电压不均衡问题,提出一种桥臂调制波内部动态分配控制方法。首先分析混合型模块化多电平换流器子模块电容电压差异的产生机理;然后提出一种桥臂调制波分配方法,以... 针对过调制运行下混合型模块化多电平换流器半桥与全桥子模块之间的电容电压不均衡问题,提出一种桥臂调制波内部动态分配控制方法。首先分析混合型模块化多电平换流器子模块电容电压差异的产生机理;然后提出一种桥臂调制波分配方法,以两种子模块电容周期能量积累差异为控制对象,通过调制波初步分配和限幅环节动态修正调制波在半桥与全桥子模块之间的分配比例,最终生成相应的调制信号;最后,通过仿真与硬件在环实验验证所提策略的有效性。 展开更多

关键词 混合型模块化多电平换流器 平均值模型 过调制 电容电压平衡 调制策略

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分组动态自调整的MMC电容电压平衡策略及其在船舶中压直流系统的应用

3

作者 赵燃 郭燚 赵怡波 《上海海事大学学报》 北大核心 2020年第2期78-84,共7页

为解决传统基于排序法的模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)电容电压平衡策略计算时间长、子模块分配效率低等问题,研究一种分组动态自调整的MMC电容电压平衡策略。根据各组子模块电容电压波动范围以及电流方向,该... 为解决传统基于排序法的模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)电容电压平衡策略计算时间长、子模块分配效率低等问题,研究一种分组动态自调整的MMC电容电压平衡策略。根据各组子模块电容电压波动范围以及电流方向,该策略能实时向各组分配不同数量的子模块,且能显著地降低由排序带来的计算量。经仿真验证,对比子模块不分组或平均分组的情形,所研究的策略既能快速运行,又能保持组间和组内子模块电容电压的稳定,能进一步提升船舶中压直流(medium voltage direct current,MVDC)系统的整体效率。 展开更多

关键词 电容电压平衡策略 模块化多电平变换器(MMC) 分组动态自调整 中压直流(MVDC)

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链式STATCOM直流侧电容电压控制策略研究 被引量：35

4

作者 臧春艳 裴振江 +3 位作者 何俊佳 苟锐锋 朱静 孙伟 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期17-21,共5页

链式结构的STATCOM以其损耗小、效率高、输出电压谐波含量少、易于模块化等优点,被广泛应用于各类STATCOM样机及工程中。然而这种结构的STATCOM存在直流侧电容电压不平衡的问题,严重时可能导致STATCOM装置无法正常工作。针对这一突出问... 链式结构的STATCOM以其损耗小、效率高、输出电压谐波含量少、易于模块化等优点,被广泛应用于各类STATCOM样机及工程中。然而这种结构的STATCOM存在直流侧电容电压不平衡的问题,严重时可能导致STATCOM装置无法正常工作。针对这一突出问题展开研究,分析了各种可能影响到直流侧电容电压不平衡的因素,认为并联损耗、混合损耗和脉冲延时是主要的影响因素。从能量平衡角度归纳了4种常见控制策略,从控制变量角度归纳了3种常见控制策略,最后介绍了1种便于软件实现的新型直流侧电容电压不平衡控制策略,并给出了相关推荐意见。这些可为STATCOM工程设计者提供参考。 展开更多

关键词 链式结构 STATCOM 直流侧电容电压不平衡 影响因素 控制策略

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二极管钳位型五电平逆变器电容电压平衡域研究 被引量：21

5

作者 高跃 李永东 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期77-83,共7页

分析了二极管钳位型多电平逆变器在全负载范围内的电容电压平衡问题。首先在五电平逆变器数学模型的基础上对电容电压平衡规律进行分析;然后详细研究了逆变器开关切换规则与PWM控制策略,进一步提出采用目标函数最优的方法对可行开关序... 分析了二极管钳位型多电平逆变器在全负载范围内的电容电压平衡问题。首先在五电平逆变器数学模型的基础上对电容电压平衡规律进行分析;然后详细研究了逆变器开关切换规则与PWM控制策略,进一步提出采用目标函数最优的方法对可行开关序列寻优,实现电容电压平衡控制。仿真分析得出了全负载范围内的电容电压平衡域曲线。结果表明,在高功率因数和大调制比下电容电压很难达到动态平衡,五电平逆变器很难直接应用于全速度范围的中压交流调速领域。 展开更多

关键词 五电平逆变器 PWM调制策略 开关切换规则 电容电压平衡域

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超级电容储能系统在电网电压不平衡风电系统中的协调控制 被引量：3

6

作者 王鹏 王海松 +2 位作者 张建文 蔡旭 韩正之 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2937-2945,共9页

基于在直流母线上加装超级电容储能系统的方案,提出了基于网侧电流约束条件的协调控制策略,采用PR调节器对网侧变流器的电流信号以及直流母线上的波动功率进行控制,从而实现电网不平衡工况下直流母线电压的稳定运行。

关键词 风力发电 超级电容储能系统 电网电压不平衡 协调控制策略

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链式STATCOM直流电容电压平衡控制 被引量：3

7

作者 杨波 赵汉卿 +3 位作者 曾光 钟彦儒 李金刚 粟忠来 《电源学报》 CSCD 2016年第5期128-136,共9页

结合链式静止同步补偿器(STATCOM)的直流电容电压稳态数学模型,分析了H桥参数差异对直流电容电压平衡的影响;针对直流电容电压不平衡问题,提出了最优触发脉冲分配平衡控制,可解决H桥参数差异引起的电容电压不平衡问题,且在不影响功率器... 结合链式静止同步补偿器(STATCOM)的直流电容电压稳态数学模型,分析了H桥参数差异对直流电容电压平衡的影响;针对直流电容电压不平衡问题,提出了最优触发脉冲分配平衡控制,可解决H桥参数差异引起的电容电压不平衡问题,且在不影响功率器件开关频率和输出电压波形的前提下使直流电容电压快速趋于平衡,从而提高了链式STATCOM输出性能和系统可靠性。阐述了最优脉冲分配平衡控制原理和特点,研制了380 V、±10 kvar链式静止同步补偿器的物理样机,并进行了实验验证,结果验证所提出的直流电容电压平衡控制的可行性和有效性。 展开更多

关键词 链式静止同步补偿器 电容电压稳态数学模型 H桥参数差异 直流电容电压平衡策略

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电网电压不平衡条件下混合无功补偿系统分层协调控制策略 被引量：19

8

作者 张国荣 廖兵 +1 位作者 彭勃 解润生 《电测与仪表》 北大核心 2019年第5期6-12,25,共8页

为实现低压配电网低成本大容量动态连续无功补偿,提出了一种晶闸管投切电容器(TSC)与静止无功发生器(SVG)协同运行的混合无功补偿系统。系统综合了TSC低成本大容量的无功补偿和SVG动态连续无功补偿的优点。在分析其基本原理的基础上,提... 为实现低压配电网低成本大容量动态连续无功补偿,提出了一种晶闸管投切电容器(TSC)与静止无功发生器(SVG)协同运行的混合无功补偿系统。系统综合了TSC低成本大容量的无功补偿和SVG动态连续无功补偿的优点。在分析其基本原理的基础上,提出混合无功补偿系统分层协调控制策略,消除TSC与SVG由于响应速度的差别对其混合无功补偿性能的影响。针对混合无功补偿系统在电网电压不平衡条件下的安全运行问题,研究了SVG的正负序双环叠加控制策略,使其在具有动态无功补偿性能的同时能抑制一定程度的不平衡电压,保证系统的安全稳定运行。最后,仿真验证了所提控制策略的正确性。 展开更多

关键词 无功补偿 晶闸管投切电容器 静止无功发生器 分层协调控制策略 电网电压不平衡

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级联STATCOM直流侧电压平衡控制策略研究

9

作者 苗小波 吴云 《电气制造》 2013年第2期44-46,共3页

级联STATCOM虽避免了变压器多重化结构造成的价格昂贵,体积庞大,损耗大以及变压器的铁磁非线性等问题,与其他多电平逆变器相比还具有结构简单,所需器件少,易于实现模块化设计和封装等优点,但同时也存在直流侧电容电压不平衡的问题,严重... 级联STATCOM虽避免了变压器多重化结构造成的价格昂贵,体积庞大,损耗大以及变压器的铁磁非线性等问题,与其他多电平逆变器相比还具有结构简单,所需器件少,易于实现模块化设计和封装等优点,但同时也存在直流侧电容电压不平衡的问题,严重时会烧坏STATCOM装置,以至于无法正常工作。对于此问题,分析了电压不平衡的原因,从不同角度介绍了目前工程中常用的几种电容电压平衡的控制方法,并介绍了目前新型的直流侧电容电压平衡控制策略。 展开更多

关键词 STATCOM装置 电容电压平衡 控制策略 直流侧 级联 电容电压不平衡 多电平逆变器 模块化设计

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开关电容单相九电平逆变器及其调制策略 被引量：7

10

作者 王要强 周成龙 +1 位作者 王明东 王凯歌 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期201-207,共7页

提出一种基于开关电容技术的单相九电平逆变器,该逆变器由开关电容网络、辅助双向开关以及全桥单元组成。通过电源与电容的串并联转换,该逆变器能够以较少的功率器件产生更多的输出电平,简化了拓扑结构,降低了系统成本,并且该逆变器单... 提出一种基于开关电容技术的单相九电平逆变器,该逆变器由开关电容网络、辅助双向开关以及全桥单元组成。通过电源与电容的串并联转换,该逆变器能够以较少的功率器件产生更多的输出电平,简化了拓扑结构,降低了系统成本,并且该逆变器单电源输入的特点拓宽了其应用范围。该逆变器控制简单,不需要额外的均压电路及复杂的控制回路即可实现电容电压的平衡。详细论述了逆变器的工作原理、调制方案、电容参数设计原则以及拓扑对比分析。最后,通过实验对所提逆变器的稳态性能、动态性能及其并网工作性能进行验证分析,证明了该逆变器结构及其调制方案的正确性与可行性。 展开更多

关键词 多电平逆变器 开关电容 单电源 电容电压平衡 调制策略

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基于换流角的桥臂交替导通多电平换流器电容电压控制 被引量：3

11

作者 冯亚东 汪楠楠 +1 位作者 卢宇 陈勇 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2016年第13期71-76,113,共7页

桥臂交替导通多电平换流器(AAMC)的桥臂由多个全桥子模块和带有反向并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联,通过上下桥臂轮流导通来输出多电平的正弦波。如何维持AAMC子模块电容电压稳定是AAMC研究的难点。从桥臂能量平衡的概念出发... 桥臂交替导通多电平换流器(AAMC)的桥臂由多个全桥子模块和带有反向并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联,通过上下桥臂轮流导通来输出多电平的正弦波。如何维持AAMC子模块电容电压稳定是AAMC研究的难点。从桥臂能量平衡的概念出发,建立了在特定角度进行上下桥臂换流实现桥臂子模块电容电压控制的能量平衡方程,提出了换流角的计算方法。通过桥臂最大导通电压的研究,提出了两个换流角的解与无功功率的互补特性。依据无功方向优化选择换流角,有效降低了桥臂最大导通电压,减少了桥臂所需子模块的数量。通过换流角与电容电压耦合机理研究,提出了局部线性化的电容电压一阶模型,以此为基础提出了换流角前馈与比例—积分(PI)控制相结合的电容电压控制策略,既提高了控制响应的快速性,又保证了电容电压的稳定性。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了基于换流角的子模块电容电压控制方法的有效性。 展开更多

关键词 电压源换流器型高压直流输电 桥臂交替导通多电平换流器 能量平衡方程 电容电压平衡控制 控制策略

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混合级联单相九电平整流器及其控制策略

12

作者 朱艺锋 周飞杉 +2 位作者 贾小磊 张紫阳 李岩 《电机与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期118-128,共11页

混合级联H桥整流器具有谐波性能好、电平数多、耐高压等优点,在电力电子变压器(PET)和电力机车牵引等领域具有良好的应用前景。首先,将传统级联H桥整流器其中一个单元换成含耦合电感的五电平整流单元,构成混合级联单相九电平整流器拓扑... 混合级联H桥整流器具有谐波性能好、电平数多、耐高压等优点,在电力电子变压器(PET)和电力机车牵引等领域具有良好的应用前景。首先,将传统级联H桥整流器其中一个单元换成含耦合电感的五电平整流单元,构成混合级联单相九电平整流器拓扑,解决了传统1∶3型级联H桥存在功率倒灌的问题。其次,针对该拓扑在分析其工作原理和建立数学模型的基础上,采用外环积分滑模控制(ISMC)和内环比例积分控制(PI)相结合的策略,在保留系统良好动态性能的同时解决了传统滑模控制存在稳态误差的问题。最后,通过在基本冗余矢量作用时间之上叠加补偿分量的方法,解决了级联单元间电容电压不平衡的问题,同时推导了电容电压平衡控制策略所适用的负载不平衡度范围。仿真和实验结果验证了所提拓扑和控制方法的有效性。 展开更多

关键词 混合级联H桥整流器 九电平整流器 改进滑模控制策略 稳态误差 电容电压平衡控制 负载不平衡度分析

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基于开关电容和飞跨电容的十七电平逆变器 被引量：2

13

作者 陈少俊 王其林 +1 位作者 童斯琦 叶远茂 《广东电力》 北大核心 2024年第7期78-87,共10页

为减少在输出电平较多时开关电容多电平逆变器的器件数量,提出一种将开关电容与飞跨电容相结合的十七电平逆变器。结合逆变器工作原理,设计相应的调制策略和电压平衡策略,并优化关键电路参数,对开关电容、飞跨电容等3个电容值进行分析... 为减少在输出电平较多时开关电容多电平逆变器的器件数量,提出一种将开关电容与飞跨电容相结合的十七电平逆变器。结合逆变器工作原理,设计相应的调制策略和电压平衡策略,并优化关键电路参数,对开关电容、飞跨电容等3个电容值进行分析设计。该逆变器由开关电容升压单元和T型飞跨电容单元构成,使用3个电容器以及14个开关管实现了十七电平输出和2倍升压,且由单个直流电源供电。与其他十七电平逆变器相比,所提逆变器结构简单,同时避免高压逆变H桥的使用,且在开关数量、总开关电压应力、电容器数量等方面具有较大优势。最后,对该逆变器的稳态和动态性能进行实验验证和仿真验证。验证结果表明,所提拓扑具有较高的转换效率,实验测量范围内最高达到98.4%,且具有较好的并网工作性能。 展开更多

关键词 多电平逆变器 开关电容 飞跨电容 脉宽调制策略 电压平衡

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五电平ANPC变换器多目标优化调制技术研究

14

作者 汪丁泉 江可扬 +2 位作者 邱长青 华斌 邵俊波 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期152-162,共11页

针对五电平有源钳位型变换器现有的调制策略存在SPWM直流侧电压利用率低,中点电压控制的计算复杂,SVPWM数字化实现难度大等问题,研究了一种操作简单,满足电压利用率高、中点电位平衡、悬浮电容电压稳定、共模电压较小等多目标优化的五... 针对五电平有源钳位型变换器现有的调制策略存在SPWM直流侧电压利用率低,中点电压控制的计算复杂,SVPWM数字化实现难度大等问题,研究了一种操作简单,满足电压利用率高、中点电位平衡、悬浮电容电压稳定、共模电压较小等多目标优化的五电平新型SPWM调制算法。首先通过研究SVPWM与SPWM的本质联系,将SVPWM等效至PD-SPWM,其次分析不影响中点电位平衡的共模电压抑制边界,重构五电平低幅值共模电压矢量空间,并采用注入零序电压自由选择开关序列、实时切换等效PD-SPWM种类等方法实现多目标优化。最后搭建了实验样机,应用仿真和实验等手段对多目标优化算法进行了验证,试验结果表明在保证中点电压平衡、悬浮电容电压稳定可控的同时,共模电压幅值减小约32.8%,表明了优化的有效性。 展开更多

关键词 五电平有源钳位型变换器 新型调制策略 多目标优化控制 悬浮电容电压平衡 中点电位平衡 共模电压抑制

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一种新型MMC拓扑的分析与控制 被引量：6

15

作者 杨兴武 薛花 高淳 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期96-101,共6页

提出新型模块化多电平拓扑,其在传统模块化多电平拓扑的每个桥臂上增加1个H桥单元,实现了输出电平数的大幅增加,H桥单元可调节输出电平数,其直流电压需为模块单元电压的一半。为了实现新型逆变电路的稳定输出,设计了包含基于载波叠加的... 提出新型模块化多电平拓扑,其在传统模块化多电平拓扑的每个桥臂上增加1个H桥单元,实现了输出电平数的大幅增加,H桥单元可调节输出电平数,其直流电压需为模块单元电压的一半。为了实现新型逆变电路的稳定输出,设计了包含基于载波叠加的正弦脉冲宽度调制方法和电容电压平衡控制方法的整体控制策略。最后对三相模块化多电平电路进行了仿真验证,仿真结果表明新拓扑可将输出电平数由2n+1提升至4n+1,控制策略实现了电容电压的稳定。新拓扑及其控制策略的有效性得到了验证。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 拓扑结构 电容电压平衡控制 调制策略

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模块化多电平型高压DC/DC变换器的研究 被引量：18

16

作者 石绍磊 李彬彬 +1 位作者 张毅 徐殿国 《电源学报》 CSCD 2015年第6期110-116,123,共8页

模块化多电平型(modular multilevel)高压DC/DC变换器采用模块化结构,能够很容易通过子模块串联的方法得到较高的电压和功率等级,适用于高压大功率直流变压场合。该DC/DC变换器采用由两个模块化多电平换流器MMC(modular multilevel conv... 模块化多电平型(modular multilevel)高压DC/DC变换器采用模块化结构,能够很容易通过子模块串联的方法得到较高的电压和功率等级,适用于高压大功率直流变压场合。该DC/DC变换器采用由两个模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)组成"面对面相连"的结构,其本身具有直流侧故障保护的功能,无需采用直流断路器进行保护,变压器的存在可实现了电气隔离。目前针对此拓扑结构的研究尚处于起步阶段,其基本运行方式仍是研究的重点和难点。本文具体描述了模块化多电平型高压DC/DC变换器的拓扑结构,并且分析了其本身具有直流侧故障保护功能的作用机理。在此基础上,从调制策略、电容电压平衡策略及功率控制策略三方面对控制器进行设计。最后,通过建立仿真模型和搭建单相结构的实验平台,验证了所提基本运行方式的有效性。 展开更多

关键词 DC/DC 模块化多电平换流器(MMC) 电容电压平衡策略

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交直流配电网用模块化变换器模型预测控制 被引量：4

17

作者 侯磊 刘洋 +3 位作者 田二胜 冯毅 吴杨 陈德志 《沈阳工业大学学报》 CAS 北大核心 2023年第1期12-16,共5页

针对交直流配电网模块化变换器IGBT开关状态组合多,计算复杂的问题,提出基于改进的子模块电容电压控制算法.利用MMC相电流、环流和子模块电容电压建立目标函数,根据改进子模块电容电压控制算法,消除了目标函数的权重系数,无需计算所有... 针对交直流配电网模块化变换器IGBT开关状态组合多,计算复杂的问题,提出基于改进的子模块电容电压控制算法.利用MMC相电流、环流和子模块电容电压建立目标函数,根据改进子模块电容电压控制算法,消除了目标函数的权重系数,无需计算所有可能开关状态组合的目标函数,简化了传统MPC控制策略,降低了控制算法的计算复杂性.实例分析证明该方法能够在保证计算精度的同时,有效降低计算量. 展开更多

关键词 交直流混合配电网 模块化多电平换流器 开关状态 电压平衡控制 模型预测控制 子模块 电容电压 权重系数 控制策略

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