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Harmonic Impedance Modeling and Oscillation Analysis of Modular Multilevel Converter
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作者 Wang Yuhong Chen Wensheng +2 位作者 Gao Shilin Liao Jianquan Cheng Yangfan 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2755-2770,共16页
To facilitate rapid analysis of the oscillation stability mechanism in modular multilevel converter-based high voltage direct current(MMC-HVDC)systems and streamline the simulation process for determining MMC impedanc... To facilitate rapid analysis of the oscillation stability mechanism in modular multilevel converter-based high voltage direct current(MMC-HVDC)systems and streamline the simulation process for determining MMC impedance characteristics,a simplified mathematical simulation model for MMC closed-loop impedance is developed using the harmonic state space method.This model considers various control strategies and includes both AC-side and DC-side impedance models.By applying a Nyquist criterion-based impedance analysis method,the stability mechanisms on the AC and DC sides of the MMC are examined.In addition,a data-driven oscillation stability analysis method is also proposed,leveraging a global sensitivity algorithm based on fast model results to identify key parameters influencing MMC oscillation stability.Based on sensitivity analysis results,a parameter adjustment strategy for oscillation suppression is proposed.The simulation results from the MATLAB/Simulinkbased MMC model validate the effectiveness of the proposed method. 展开更多
关键词 modular multilevel converter impedance modeling harmonic state space global sensitivity impedance analysis
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A Review of Modular Multilevel Converters 被引量:100
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作者 YANG Xiaofeng LIN Zhiqin ZHENG Trillion Q. YOU Xiaojie 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期I0001-I0022,共22页
模块组合多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)具有高度模块化、易于扩展、输出电压波形好等特点,尤其适用于中高压大功率系统应用。首先介绍MMC的电路拓扑和工作原理,总结MMC的主要技术特点;然后分别回顾MMC在脉冲调... 模块组合多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)具有高度模块化、易于扩展、输出电压波形好等特点,尤其适用于中高压大功率系统应用。首先介绍MMC的电路拓扑和工作原理,总结MMC的主要技术特点;然后分别回顾MMC在脉冲调制、直流电压控制、预充电、环流、谐波、数学模型、主电路参数设计、故障保护等关键问题的最新研究进展,以及其在电力传动、电能质量问题治理领域的工程应用现状,在此基础上指出MMC今后亟待研究的关键问题。相关研究结果表明,MMC在电力系统中有广泛的应用前景,是未来中高压大功率系统,尤其是高压输电技术的重要发展方向。 展开更多
关键词 多电平变换器 模块化 直流电容器 工作电压 电平转换器 拓扑结构 电路布局 工业应用
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Nested-loop Mechanism Based Modular Multilevel Converter Topology and Optimal Design 被引量:7
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作者 LIU Xinghua ZHAO Chengyong PENG Maolan GUO Chunyi ZHANG Baoshun 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期I0009-I0009,共1页
普通模块化多电平换流器(modular multilevelconverter,MMC)拓扑中,因子模块数量较多,系统需采集和处理的信息量大,导致控制系统硬件构成复杂。提出一种基于循环嵌套机理的MMC拓扑,其电平输出能力得到显著提升。通过上下两组子模块的... 普通模块化多电平换流器(modular multilevelconverter,MMC)拓扑中,因子模块数量较多,系统需采集和处理的信息量大,导致控制系统硬件构成复杂。提出一种基于循环嵌套机理的MMC拓扑,其电平输出能力得到显著提升。通过上下两组子模块的协调投切,相对于普通MMC拓扑,新型拓扑输出相同电平数所需的子模块及控制设备数量大幅减少。阐述该新型拓扑的构成方式及基本参数选取原则;针对循环嵌套结构,设计相应的模块协调控制策略;分别以模块用量最小化和换流器运行损耗最小化为目标,优化设计拓扑构成方案。在RTDS中搭建换流器模型,仿真结果表明,新型拓扑具备更强的电平输出能力,并达到大幅减少子模块数量、简化控制系统硬件构成的目标。 展开更多
关键词 多电平变换器 拓扑结构 模块化 优化设计 循环机制 嵌套 电子模块 硬件结构
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A Novel Square-wave Pulse Rotation Modulation Strategy for Modular Multilevel Converters 被引量:9
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作者 YANG Xiaofeng LIN Zhiqin ZHENG Trillion Q YOU Xiaojie 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期I0006-I0006,共1页
悬浮直流电容电压的均衡问题是模块组合多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的关键问题之一。提出一种可实现MMC直流电容电压平衡的方波脉冲循环调制(square-wave pulse rotation modulation,SWPRM)策略,在保证合成的... 悬浮直流电容电压的均衡问题是模块组合多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的关键问题之一。提出一种可实现MMC直流电容电压平衡的方波脉冲循环调制(square-wave pulse rotation modulation,SWPRM)策略,在保证合成的阶梯波输出波形不变的前提下,根据MMC的拓扑结构和工作原理,对传统方波脉冲列进行脉冲优化,并按照一定的次序和切换周期进行循环和判断反相调整,获得的循环方波脉冲列作为最终驱动脉冲用于实现对MMC的控制。实验结果表明,采用提出的方波脉冲循环调制策略无需任何电容电压控制措施,在较低开关频率下,实现了MMC各功率单元间有功能量的平均分配和直流电容电压的均衡。 展开更多
关键词 调制策略 方波脉冲 多电平变流器 模块化 旋转 直流电容器 多电平变换器 平衡控制
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模块化多电平矩阵换流器的等值阻抗模型解析分析 被引量:1
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作者 魏杰 何佳伟 +2 位作者 李斌 周博昊 戴魏 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第1期147-155,共9页
模块化多电平矩阵换流器(M3C)的阻抗建模是柔性低频输电系统稳定性分析和故障特性分析的关键理论基础。介绍了M3C的拓扑结构、数学模型与控制策略。在此基础上,分析了计及M3C拓扑结构特点、dq坐标变换过程和双dq分解控制的扰动电流-桥... 模块化多电平矩阵换流器(M3C)的阻抗建模是柔性低频输电系统稳定性分析和故障特性分析的关键理论基础。介绍了M3C的拓扑结构、数学模型与控制策略。在此基础上,分析了计及M3C拓扑结构特点、dq坐标变换过程和双dq分解控制的扰动电流-桥臂电压-扰动电压传递响应特性,推导了M3C等值阻抗特性与频率的关系,建立了可用固定电阻与随频率变化电抗串联表示的M3C等值阻抗数学模型。在PSCAD/EMTDC仿真平台上利用扫频法对等值阻抗理论分析的准确性进行验证,并讨论了系统控制参数、运行功率、一次参数等不同因素对M3C阻抗频率特性的影响。 展开更多
关键词 模块化多电平矩阵换流器 双dq分解控制 控制响应 等值阻抗 扫频法
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低频运行时MMC电容电压纹波抑制策略研究 被引量:1
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作者 刘伟 赵诗坛 《电气工程学报》 北大核心 2025年第1期140-149,共10页
低频运行时,模块化多电平变换器(Modular multilevel converter,MMC)存在较大的低频电容电压纹波,使输出电压波形畸变。针对这一问题,提出一种改进的高频注入策略。首先针对调制过程中模块电压计算值与实际值之间存在一定偏差的问题,选... 低频运行时,模块化多电平变换器(Modular multilevel converter,MMC)存在较大的低频电容电压纹波,使输出电压波形畸变。针对这一问题,提出一种改进的高频注入策略。首先针对调制过程中模块电压计算值与实际值之间存在一定偏差的问题,选择采用基于实际值的调制方法。接着分析电容电压波动机理,并对高频注入基本原理进行分析,为了在现有高频注入法的基础上进一步优化高频环流幅值,提出方波和梯形波相结合的高频注入方法。最后,利用Matlab/Simulink对所提方法进行仿真验证,结果表明,该方法可在实现低频电压纹波抑制的基础上进一步优化高频环流和桥臂电流幅值,减小系统损耗。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 低频运行 调制方法 高频注入
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MMC交-直流混合导纳建模及交直流耦合作用下的并网系统稳定性分析
7
作者 张海涛 沙子豪 +4 位作者 吴为 韩吉治 张儒锡 王秀丽 王锡凡 《电网技术》 北大核心 2025年第8期3405-3415,I0115,共12页
随着新能源发电系统的大量接入,柔性直流输电系统发展迅速,但宽频振荡问题对系统产生了严重威胁。模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)作为柔性直流输电系统中的关键设备,其导纳模型是系统稳定性分析的基础。聚焦于... 随着新能源发电系统的大量接入,柔性直流输电系统发展迅速,但宽频振荡问题对系统产生了严重威胁。模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)作为柔性直流输电系统中的关键设备,其导纳模型是系统稳定性分析的基础。聚焦于交直流系统耦合作用下MMC并网系统的宽频振荡问题,该文以模块化多电平换流器交、直流端口导纳建模为突破口,基于谐波状态空间法,提出并建立了交-直流混合导纳模型,实现对交、直流端口自导纳特性与交直流端口间耦合特性的精准刻画;其次,结合交-直流混合导纳模型与矩阵舒尔变换,提出了适用于MMC并网系统的宽频振荡评估与分析方法,显式表征了交流系统侧、直流系统侧以及交直流系统间耦合作用对系统稳定性的影响,实现了对导致系统失稳不同原因的有效辨识,揭示了一种新型的交直流系统间耦合作用引发的并网系统宽频带振荡的机理。最后,通过MATLAB/Simulink仿真结果的对比,验证了交-直流混合导纳模型的准确性、其用于稳定性分析的优越性及所提系统稳定性分析方法的有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器(MMC) 交-直流混合导纳模型 舒尔变换 谐波状态空间法 稳定性分析
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具备自均压能力的自阻混合型子模块拓扑及其控制策略研究
8
作者 张建坡 李晓远 +1 位作者 苏宇杰 马超 《电网技术》 北大核心 2025年第7期2950-2958,I0082,I0083,共11页
基于半桥子模块的模块化多电平换流器(multilevel modular converter,MMC)在高压直流输电和电能变换领域得到了广泛应用,但其同时存在直流侧故障抑制及大量子模块级联产生的电容均压问题。对此,该文首先通过分析现有阻断型子模块拓扑特... 基于半桥子模块的模块化多电平换流器(multilevel modular converter,MMC)在高压直流输电和电能变换领域得到了广泛应用,但其同时存在直流侧故障抑制及大量子模块级联产生的电容均压问题。对此,该文首先通过分析现有阻断型子模块拓扑特点和工作机理,结合钳位电路提出一种兼具均压和直流故障阻断能力的自阻混合型子模块(self-blocking hybrid sub module,SBHSM),以降低排序均衡算法压力和电容电压测量成本。然后研究其故障抑制特性并提出了电容电压均衡控制策略,同时对不同子模块的经济性进行了对比分析。最后搭建了PSCAD/EMTDC仿真模型和小容量物理实验平台,仿真及实验结果表明:所提子模块能够实现直流故障快速抑制和电容电压自均衡功能。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 直流故障阻断能力 电容电压自均衡
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弱电网下MMC高低压穿越的综合运行控制技术
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作者 马文忠 孙沐紫 +3 位作者 王玉生 张文艳 李恒硕 朱亚恒 《电力工程技术》 北大核心 2025年第2期123-133,共11页
针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在弱电网下高低压故障穿越问题,文中提出包含整体、相间、上下桥臂均压和改进锁相环(phase-locked loop,PLL)、多谐振控制的多环节控制策略。首先,改进双二阶广义积分器(doubl... 针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在弱电网下高低压故障穿越问题,文中提出包含整体、相间、上下桥臂均压和改进锁相环(phase-locked loop,PLL)、多谐振控制的多环节控制策略。首先,改进双二阶广义积分器(double second-order-generalized integrator,DSOGI)的前置滤波环节并在PLL中采用非线性比例积分(proportional integral,PI)控制;其次,基于功率再分配提出弱电网下MMC的电容电压均衡控制方法,通过控制桥臂电流中的直流成分,实现子模块有功功率的再分配;然后,考虑上、下桥臂损耗不一致或参数不对称的工况,采用上、下桥臂有功功率再分配的方法改进传统的上、下桥臂均压控制。仿真结果表明,所提控制策略能够实现系统的故障穿越不间断运行,解决高低压穿越时PLL检测相位和频率不准确的问题以及三相电压不平衡导致的电流不平衡问题。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器(MMC) 高电压穿越 低电压穿越 电容电压均衡 双二阶广义积分器(DSOGI) 弱电网
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中性点不接地柔直配电网的单极接地故障暂态过程分析及保护新方案
10
作者 张艳霞 宋金孺 张子扬 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第2期94-102,共9页
针对中性点不接地的柔直配电网分析了直流馈线发生单极接地故障的暂态过程,提出了单极接地保护新方案,能有效解决现有直流线路保护不能反应中性点不接地柔直配电网的单极接地故障问题。在单极接地故障的分析中,将故障发展过程分为子模... 针对中性点不接地的柔直配电网分析了直流馈线发生单极接地故障的暂态过程,提出了单极接地保护新方案,能有效解决现有直流线路保护不能反应中性点不接地柔直配电网的单极接地故障问题。在单极接地故障的分析中,将故障发展过程分为子模块电容放电阶段和交流重新馈入充电阶段。基于叠加原理分析了子模块电容放电阶段的电流流通路径、直流馈线暂态零模电流的电流成分和变化规律,得到故障馈线暂态零模电流主要呈现衰减非周期分量特征、非故障馈线暂态零模电流主要呈现振荡衰减分量特征的结论;利用牛顿迭代法推导了交流重新馈入充电的时刻,分析了影响因素并计算了过渡过程持续的最短时间。基于子模块电容放电开始时刻至交流重新馈入充电时刻这一段的暂态特征提出单极接地保护方案。该方案利用直流母线出现的零模电压启动保护,利用零模电压极性实现故障选极,利用故障馈线暂态零模电流绝对值的第一个积分时段值大于非故障馈线的值、且呈现衰减非周期分量特征选出故障馈线。搭建仿真模型,对故障分析结果和保护方案的有效性进行了验证。 展开更多
关键词 柔直配电网 直流中性点不接地 模块化多电平换流器 单极接地故障 暂态特性 零模分量 继电保护
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基于模块分组的三相MMC简化空间矢量调制方法
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作者 胡存刚 徐婉伦 +1 位作者 杨伟业 刘碧 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第3期155-165,共11页
针对模块化多电平变换器(MMC),空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法的矢量选择与时序设计较为复杂。为此,提出一种基于子模块分组的MMC简化SVPWM方法。首先,将MMC系统按分组规则划分为若干个虚拟子单元,从而将系统级调制问题分解为单元级控制... 针对模块化多电平变换器(MMC),空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法的矢量选择与时序设计较为复杂。为此,提出一种基于子模块分组的MMC简化SVPWM方法。首先,将MMC系统按分组规则划分为若干个虚拟子单元,从而将系统级调制问题分解为单元级控制。其次,针对每个虚拟子单元,根据相参考电压矢量的运行区间,选择合适的电压矢量,并优化作用时间分配,通过载波移相技术协调各子单元间的调制信号相位,实现子模块电容电压、桥臂电压及相间电压的动态均衡。同时,为使系统子模块之间、桥臂之间、各相之间维持稳定,对所选矢量开关状态的作用时序进行设计。最后,对所提算法的可行性与有效性进行验证。仿真与实验结果表明,所提SVPWM在保障MMC良好输出性能的同时,简化了矢量选择和时间计算过程。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 空间矢量调制 子模块分组 矢量时序设计 算法简化 虚拟子单元
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阀塔寄生参数和子模块等效阻抗对预充电MMC均压特性的影响
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作者 王振 郑润民 +7 位作者 肖凯 许琳浩 蔡志宏 牛戈钊 张梦楠 刘梦琦 刘琦 徐海博 《高压电器》 北大核心 2025年第8期176-185,共10页
针对模块化多电平换流器在预充电过程中,子模块电容电压均压效果劣化问题,基于换流器不控整流充电过程中子模块电容电压的均衡特性,建立了包含子模块取能电源等效阻抗、阀塔寄生电容和水路电阻的子模块级精细化阀塔仿真模型。计算了不... 针对模块化多电平换流器在预充电过程中,子模块电容电压均压效果劣化问题,基于换流器不控整流充电过程中子模块电容电压的均衡特性,建立了包含子模块取能电源等效阻抗、阀塔寄生电容和水路电阻的子模块级精细化阀塔仿真模型。计算了不同参数下子模块的不均压度,分析了取能电源功率分散性、均压电阻精度、水路电导率对子模块均压效果的影响机理。研究发现,子模块的参数差异性导致的充电电流不同和阀塔寄生参数导致的对地电流,是造成预充电时子模块均压效果劣化的主要因素,均压电阻可为电荷提供泄放路径,使得电荷从电压较高的子模块向电压较低的子模块转移,有助于平衡各子模块的电容电压。研究成果可为模块化多电平换流器子模块均压电阻的运行工况、性能指标优化设计研究提供理论基础。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 不控整流充电 子模块均压劣化 阀塔寄生参数 子模块等效阻抗 均压电阻
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适用于超大规模海上风电并网的直流送出系统 被引量:1
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作者 章浅诺 张哲任 +1 位作者 金砚秋 徐政 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第1期106-114,共9页
随着海上风电的超大规模开发,亟须提高输电廊道的利用率,实现超大规模海上风电并网的经济性和高效性。提出了适用于超大规模海上风电并网的直流送出系统构建方案,介绍了该系统的网架结构和电压等级、主接线方式、换流器拓扑以及陆上汇... 随着海上风电的超大规模开发,亟须提高输电廊道的利用率,实现超大规模海上风电并网的经济性和高效性。提出了适用于超大规模海上风电并网的直流送出系统构建方案,介绍了该系统的网架结构和电压等级、主接线方式、换流器拓扑以及陆上汇集站结构。在此基础上,提出了适用于该系统的交直流故障处理策略,包括系统平波电抗器配置、直流耗能装置配置和交直流故障处理策略。在PSCAD/EMTDC时域仿真软件中搭建了±500 kV/10000 MW海上风电直流送出系统的仿真模型,对交直流故障进行仿真,验证了所提方案及其交直流故障处理策略的可行性。 展开更多
关键词 远海风电 直流送出系统 交直流故障处理 模块化多电平换流器
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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
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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 模块化多电平矩阵变换器 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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柔性直流配电网中接地故障检测技术研究 被引量:1
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作者 郑峰 吕佳雯 +1 位作者 林燕贞 梁宁 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第4期54-64,共11页
针对柔性直流配电系统拓扑结构复杂,故障种类多、故障识别难度大等问题,提出一种基于相对熵(K-L)散度优化变分模态分解(VMD)与结合Inception的卷积神经网络(CNN)的故障检测方法,该方法首先对故障点的正极暂态电压时域波形采用K-L VMD方... 针对柔性直流配电系统拓扑结构复杂,故障种类多、故障识别难度大等问题,提出一种基于相对熵(K-L)散度优化变分模态分解(VMD)与结合Inception的卷积神经网络(CNN)的故障检测方法,该方法首先对故障点的正极暂态电压时域波形采用K-L VMD方法提取特征分量,利用特征模态分量构造识别判据,接着对采样数据进行CNN训练,获取模型最优参数,最后利用仿真平台搭建了一个基于模块化多电平变换器(MMC)的10 kV两端直流配电网结构来验证所提方法的有效性,仿真实验表明利用K-L散度优化变分模态分解对仿真数据进行处理,具有良好的推广能力,且具备对噪声的抗干扰能力,所提出的故障检测方法有效,对于各种故障类型的识别具有较强的灵敏性,能准确识别故障类型。 展开更多
关键词 柔性直流配电网 K-L散度优化 变分模态分解 卷积神经网络 故障检测 模块化多电平变换器
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基于单向电流型混合MMC的海上风电柔性直流紧凑化换流阀设计方法
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作者 蔡放 李政轩 +3 位作者 宋强 余占清 赵彪 曾嵘 《高电压技术》 北大核心 2025年第6期2759-2769,I0001-I0003,共14页
针对海上换流平台体积和重量大的问题,对基于单向电流型混合模块化多电平换流器(unidirectional-current hybrid modular multilevel converter,UC-HYB-MMC)的紧凑化换流阀设计方法进行了研究。以±500 kV/2000 MW海上风电直流输电... 针对海上换流平台体积和重量大的问题,对基于单向电流型混合模块化多电平换流器(unidirectional-current hybrid modular multilevel converter,UC-HYB-MMC)的紧凑化换流阀设计方法进行了研究。以±500 kV/2000 MW海上风电直流输电系统为研究案例,对UC-HYB-MMC的参数进行设计,并基于所设计的换流器参数,分别对单向电流型箝位双子模块(unidirectional-current clamp double submodule,UC-CDSM)和单向电流型全桥子模块(unidirectional-current full-bridge submodule,UC-FBSM)的结构设计方法进行研究。热过程仿真结果表明子模块的散热设计可以使半导体器件结温在允许范围内,且阀串温度分布较为均衡。在子模块结构设计基础上,完成了UC-CDSM和UC-FBSM阀段的设计,并对UC-HYB-MMC阀塔结构进行设计。实现了UC-HYB-MMC阀厅布置的设计,并与常规半桥子模块MMC的阀厅尺寸进行对比,结果表明UC-HYB-MMC在换流阀的占地和体积方面都具有明显优势。 展开更多
关键词 海上风电 单向电流型混合模块化多电平换流器 子模块结构 阀塔设计 换流阀紧凑化技术
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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
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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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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
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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 模块化多电平变换器 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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MMC电容能量对交流系统惯量支撑能力分析
19
作者 林钧杰 张浩博 +1 位作者 向往 文劲宇 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第8期118-128,共11页
基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统具有利用子模块电容储能支撑交流电网惯量的潜力,但现有研究普遍认为柔性直流系统提供的惯量受限于其储能时间常数,相较于同步电机效果微弱,缺乏衡量其支撑强度的定量化指标。针对以上问题,基... 基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统具有利用子模块电容储能支撑交流电网惯量的潜力,但现有研究普遍认为柔性直流系统提供的惯量受限于其储能时间常数,相较于同步电机效果微弱,缺乏衡量其支撑强度的定量化指标。针对以上问题,基于柔性直流输电系统的频率响应模型,提出单柔性直流换流站对交流系统惯量支撑的定量分析方法,提出柔性直流等效惯性常数作为衡量指标。分析了不同控制策略的支撑功率来源和支撑效果,计算了不同控制策略下等效惯性常数大小。将理论进一步推广至多端柔性直流系统,修正所提等效惯性常数使其适用于多端系统,探讨随着端数和电容总储能的增加带来的支撑强度提升。在PSCAD环境下搭建了三端柔性直流电网仿真模型,仿真结果验证了所提定量分析方法的有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 电容能量 频率响应 惯量 支撑强度
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直流汇集型风电系统阻抗建模与小干扰稳定性分析
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作者 李小龙 樊艳芳 +2 位作者 侯俊杰 卢俊龙 玄东旭 《高电压技术》 北大核心 2025年第4期1632-1644,I0011-I0015,共18页
与交流汇集型风电系统相比,直流汇集方式通过高变比大容量直流变换器对直流输出型风电机组进行升压汇集,可减小系统损耗并促进远距离直流输电。该系统中电力电子装备数量较多,亟需开展阻抗建模及振荡特性分析。为此,首先提出输入并联输... 与交流汇集型风电系统相比,直流汇集方式通过高变比大容量直流变换器对直流输出型风电机组进行升压汇集,可减小系统损耗并促进远距离直流输电。该系统中电力电子装备数量较多,亟需开展阻抗建模及振荡特性分析。为此,首先提出输入并联输出串联型Boost全桥隔离变换器二端口阻抗模型,在此基础上建立串并联汇集拓扑的风电场送出端口阻抗模型,并采用多谐波线性化法建立模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)直流侧输入阻抗模型。根据小信号模型的频率特性对直流汇集型风电系统进行小干扰稳定性分析。最后,在MATLAB/Simulink中搭建系统时域仿真模型,验证了所建立阻抗模型及系统稳定性分析结论的正确性。 展开更多
关键词 直流汇集 风电 Boost全桥隔离变换器 模块化多电平变换器 阻抗建模 小干扰稳定性
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