模块化多电平直流变压器(modular multilevel DC transformer, MMDCT)原边侧串联的子模块电容、桥臂电感及寄生电阻之间存在欠阻尼特性,实际运行中易引发频繁且持续的欠阻尼振荡,给系统的安全可靠运行带来挑战。为改善系统的欠阻尼特性...模块化多电平直流变压器(modular multilevel DC transformer, MMDCT)原边侧串联的子模块电容、桥臂电感及寄生电阻之间存在欠阻尼特性,实际运行中易引发频繁且持续的欠阻尼振荡,给系统的安全可靠运行带来挑战。为改善系统的欠阻尼特性,首先,建立了模块化多电平直流变压器原边侧的环流等效模型,揭示系统欠阻尼振荡产生的机理。其次,引入小量修正角实现每隔半个开关周期对环流抑制电压的修正,主动控制环流变化趋势,有效增强系统内部阻尼,从而抑制了暂态过程中的欠阻尼振荡。然后,采用功率前馈-电容电压环流双闭环控制策略,通过合理的参数设计,确保系统在多场景多工况下具备良好的动态响应性能。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略对MMDCT欠阻尼特性的改善作用。展开更多
模块化多电平直流变压器(modular multilevel DC transformer, MMDCT)作为直流电网中的关键设备,承担了直流电压变换、功率传输和电气隔离的功能,而其稳定运行需要对众多级联的子模块采取电压均衡控制。针对现有方法无法简单可靠地实现...模块化多电平直流变压器(modular multilevel DC transformer, MMDCT)作为直流电网中的关键设备,承担了直流电压变换、功率传输和电气隔离的功能,而其稳定运行需要对众多级联的子模块采取电压均衡控制。针对现有方法无法简单可靠地实现宽电压增益范围和全功率运行工况时的子模块电容电压平衡问题,提出了一种桥臂内子模块电容均压的控制方法。该方法通过改变各子模块驱动脉冲占空比的方式实现类两电平调制,基于不同占空比的驱动脉冲向子模块电容进行电荷量不等的充电控制,并根据电容电压的排序来确定相应子模块驱动脉冲的占空比,进而实现子模块电压均衡。所提方法使得MMDCT能够运行在宽电压增益范围和全功率运行工况下,且具有无需实时检测桥臂电流、计算量少等优点。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提均压方法的可行性和有效性。展开更多
随着电力电子技术的快速发展,直流概念在输配电以及新能源汇聚中的技术优势日益显现。用以匹配不同电压等级和接入直流设备,直流变压器是直流电网中的关键设备。将现有高效且可靠的隔离性双有源桥变换器(dual active bridge,DAB)中单开...随着电力电子技术的快速发展,直流概念在输配电以及新能源汇聚中的技术优势日益显现。用以匹配不同电压等级和接入直流设备,直流变压器是直流电网中的关键设备。将现有高效且可靠的隔离性双有源桥变换器(dual active bridge,DAB)中单开关扩展为子模块串联链,构建MMC直流变压器(modular multilevel converter based DC transformer,MMC-DCT),进一步采用准两电平调制以综合DAB和MMC优势,是满足直流电网需求的有效方案。然而,新能源接入对MMC-DCT的电压灵活度提出了新的要求。从直流侧看,MMC通常作为电压源变换器使用,当MMC-DCT的直流电压比与变压器变比不匹配时,交流侧无功和电流应力增加,导致效率降低。为克服MMC-DCT的上述缺陷,扩展电压灵活性,通过将MMC桥臂电感改为耦合电感,该文提出了MMC-DCT电流源运行模式,随着直流电压变化,所提出的控制算法可以维持子模块电压应力不变。同时,电流源运行增加了交流侧近似方波电压的上升和下降边沿阶梯数,进一步降低du/dt和隔离变绝缘应力。仿真和实验结果验证了所提电流源运行方式的有效性。展开更多
高频直流变压器(high-frequency DC transformer,HDCT)是直流电网的关键设备。为了满足中高压直流电网母线互联、电压变换、功率双向传输和电气隔离的需求,两端皆为模块化多电平变换器(modularmultilevel converter,MMC)结构的模块化多...高频直流变压器(high-frequency DC transformer,HDCT)是直流电网的关键设备。为了满足中高压直流电网母线互联、电压变换、功率双向传输和电气隔离的需求,两端皆为模块化多电平变换器(modularmultilevel converter,MMC)结构的模块化多电平高频直流变压器(modular multilevel DC transformer,M2DCT)尤受关注。目前,移相控制是提高M2DCT性能的有效方法之一,而现有的移相控制方法主要优化M2DCT的单一特性。因此,为了同时降低电流应力,最小化功率损耗,改善软开关特性,实现M2DCT性能的多目标综合优化,提出了一种基于多目标性能优化的双相移(dual-phase-shift,DPS)控制策略。建立M2DCT电流应力,功率损耗和软开关特性的数学模型,提出多目标性能优化DPS的控制策略。通过M2DCT样机实验结果,验证了所提策略的有效性和优越性。展开更多
文摘模块化多电平直流变压器(modular multilevel DC transformer, MMDCT)原边侧串联的子模块电容、桥臂电感及寄生电阻之间存在欠阻尼特性,实际运行中易引发频繁且持续的欠阻尼振荡,给系统的安全可靠运行带来挑战。为改善系统的欠阻尼特性,首先,建立了模块化多电平直流变压器原边侧的环流等效模型,揭示系统欠阻尼振荡产生的机理。其次,引入小量修正角实现每隔半个开关周期对环流抑制电压的修正,主动控制环流变化趋势,有效增强系统内部阻尼,从而抑制了暂态过程中的欠阻尼振荡。然后,采用功率前馈-电容电压环流双闭环控制策略,通过合理的参数设计,确保系统在多场景多工况下具备良好的动态响应性能。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略对MMDCT欠阻尼特性的改善作用。
文摘模块化多电平直流变压器(modular multilevel DC transformer, MMDCT)作为直流电网中的关键设备,承担了直流电压变换、功率传输和电气隔离的功能,而其稳定运行需要对众多级联的子模块采取电压均衡控制。针对现有方法无法简单可靠地实现宽电压增益范围和全功率运行工况时的子模块电容电压平衡问题,提出了一种桥臂内子模块电容均压的控制方法。该方法通过改变各子模块驱动脉冲占空比的方式实现类两电平调制,基于不同占空比的驱动脉冲向子模块电容进行电荷量不等的充电控制,并根据电容电压的排序来确定相应子模块驱动脉冲的占空比,进而实现子模块电压均衡。所提方法使得MMDCT能够运行在宽电压增益范围和全功率运行工况下,且具有无需实时检测桥臂电流、计算量少等优点。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提均压方法的可行性和有效性。
文摘随着电力电子技术的快速发展,直流概念在输配电以及新能源汇聚中的技术优势日益显现。用以匹配不同电压等级和接入直流设备,直流变压器是直流电网中的关键设备。将现有高效且可靠的隔离性双有源桥变换器(dual active bridge,DAB)中单开关扩展为子模块串联链,构建MMC直流变压器(modular multilevel converter based DC transformer,MMC-DCT),进一步采用准两电平调制以综合DAB和MMC优势,是满足直流电网需求的有效方案。然而,新能源接入对MMC-DCT的电压灵活度提出了新的要求。从直流侧看,MMC通常作为电压源变换器使用,当MMC-DCT的直流电压比与变压器变比不匹配时,交流侧无功和电流应力增加,导致效率降低。为克服MMC-DCT的上述缺陷,扩展电压灵活性,通过将MMC桥臂电感改为耦合电感,该文提出了MMC-DCT电流源运行模式,随着直流电压变化,所提出的控制算法可以维持子模块电压应力不变。同时,电流源运行增加了交流侧近似方波电压的上升和下降边沿阶梯数,进一步降低du/dt和隔离变绝缘应力。仿真和实验结果验证了所提电流源运行方式的有效性。
文摘高频直流变压器(high-frequency DC transformer,HDCT)是直流电网的关键设备。为了满足中高压直流电网母线互联、电压变换、功率双向传输和电气隔离的需求,两端皆为模块化多电平变换器(modularmultilevel converter,MMC)结构的模块化多电平高频直流变压器(modular multilevel DC transformer,M2DCT)尤受关注。目前,移相控制是提高M2DCT性能的有效方法之一,而现有的移相控制方法主要优化M2DCT的单一特性。因此,为了同时降低电流应力,最小化功率损耗,改善软开关特性,实现M2DCT性能的多目标综合优化,提出了一种基于多目标性能优化的双相移(dual-phase-shift,DPS)控制策略。建立M2DCT电流应力,功率损耗和软开关特性的数学模型,提出多目标性能优化DPS的控制策略。通过M2DCT样机实验结果,验证了所提策略的有效性和优越性。
