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
在海上风电直流汇集-直流送出系统中,基于单相模块化多电平换流器的面对面型(modular multilevel converter based front-to-front,MMC-FTF)高压大功率DC/DC变换器是连接中压汇聚线与高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)线...在海上风电直流汇集-直流送出系统中,基于单相模块化多电平换流器的面对面型(modular multilevel converter based front-to-front,MMC-FTF)高压大功率DC/DC变换器是连接中压汇聚线与高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)线路的关键接口设备。然而,针对MMC-FTF变换器的阻抗建模鲜有报道,且含MMC-FTF变换器的HVDC系统的小信号稳定性问题尚不明确。针对此问题,该文首先根据频率耦合效应提出共差模提取矩阵,实现了多谐波线性化方法下单相及三相MMC交直流侧阻抗模型的统一,并建立了MMC-FTF变换器的直流侧阻抗模型。其次,利用阻抗稳定性判据揭示了MMC-FTF变换器与岸上三相MMC换流站互联时存在的振荡风险。接着,根据相角灵敏度指标定量评估了不同控制器参数对系统稳定性的影响,并提出用于提升系统稳定性的调参准则。最后,基于MATLAB/Simulink仿真和硬件在环实验验证了结果的正确性。展开更多
针对多端柔性直流电网(multi-terminal direct current grid based on modular multilevel converter,MMC-MTDC)故障诊断存在的人工整定阈值过程复杂、高阻故障不易检测的问题,提出一种基于行波特征的诊断方法。首先,通过分析系统的故...针对多端柔性直流电网(multi-terminal direct current grid based on modular multilevel converter,MMC-MTDC)故障诊断存在的人工整定阈值过程复杂、高阻故障不易检测的问题,提出一种基于行波特征的诊断方法。首先,通过分析系统的故障特征,得出边界元件对高频信号的阻滞作用;其次,利用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)对功率进行分解,得到本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量,将其能量值作为故障特征量训练由卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和双向门控循环单元(bidirectional gated recurrent unit,BiGRU)组成的CNN-BiGRU网络;然后,采用开普勒优化算法(Kepler optimization algorithm,KOA)和注意力机制(attention mechanism,AM)对CNN-BiGRU网络进行改进,实现MMC-MTDC的故障诊断;最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型。结果表明,该方法不仅可以实现母线故障和线路故障的检测,还可以在满足保护可靠性和速动性的前提下,解决高阻故障保护易拒动的问题。展开更多
DC-DC变换器是实现不同电压等级和拓扑结构的高压直流HVDC(high voltage direct current)电网互联的关键设备,随着新型电力系统的逐步建设,DC-DC变换器成为新型电力系统领域的研究热点之一。DC-DC变换器具有许多优点:可增加电网的可控性...DC-DC变换器是实现不同电压等级和拓扑结构的高压直流HVDC(high voltage direct current)电网互联的关键设备,随着新型电力系统的逐步建设,DC-DC变换器成为新型电力系统领域的研究热点之一。DC-DC变换器具有许多优点:可增加电网的可控性,可增强电网潮流控制、电压调节和故障阻断的能力。其中,直流模块化多电平变换器DC-MMC(DC modular multilevel converter)是用于互连具有相同线路拓扑HVDC系统的一种有效非隔离方法,然而,实际中直流系统往往电压等级和拓扑结构差别较大。基于此,提出了一种新型柔性DC-MMC的控制策略,该控制方法可实现不同线路拓扑HVDC的互连,如双极子与对称单极子互连。首先,详细阐述了高压直流输电系统中不同线路拓扑的特性;然后,针对新型DC-MMC建立了1种含变量变换的数学模型,并提出了基于平均桥臂模型和简化直流电网的控制方法;最后,在MATLAB/Simulink中进行仿真验证,结果验证了所提方法可保障DC-MMC在正常运行和降级运行下均能正常工作。展开更多
基于模块化多电平变换器的固态变压器(modular multilevel converter based solid state transformer,MMC-SST)是实现交直流混合配电网柔性互联及能量多向流动的关键装备。针对固态变压器输入级MMC子模块电容纹波电压过大,导致装置的体...基于模块化多电平变换器的固态变压器(modular multilevel converter based solid state transformer,MMC-SST)是实现交直流混合配电网柔性互联及能量多向流动的关键装备。针对固态变压器输入级MMC子模块电容纹波电压过大,导致装置的体积和成本增加的问题,提出一种基于比例重复控制的MMC-SST改进纹波电压抑制策略。首先利用基于比例重复控制的电容电压闭环得到调整后的功率移相角。然后,通过双有源桥变换器将子模块电容纹波功率传递到低压直流母线,从而有效抑制MMC子模块的各频次纹波电压,达到减小电容值的目的。最后,仿真结果表明在网侧电压对称或不对称工况下,基于比例重复控制的MMC-SST子模块电容纹波电压抑制策略均具有良好的纹波电压抑制能力。展开更多
基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电HVDC(high voltage direct current transmission)因具有无源网络支撑等优势而被广泛应用于大容量新能源外送消纳。受电力电子设备交互作用等因素影响,送端系统...基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电HVDC(high voltage direct current transmission)因具有无源网络支撑等优势而被广泛应用于大容量新能源外送消纳。受电力电子设备交互作用等因素影响,送端系统易发生振荡失稳现象。首先,建立了直驱风电场经MMC-HVDC并网送端系统的小扰动线性化模型,分析了风场有功输出对系统稳定性的影响。然后,建立了MMC及风机并网变流器交流侧dq阻抗模型,从阻抗角度揭示了送端系统振荡失稳机理。进一步,提出了基于MMC交流电压控制外环q轴附加阻尼的振荡抑制策略,可满足系统满功率范围内的运行稳定性要求。最后,基于全比例模型的仿真结果验证了所提振荡抑制策略的有效性。展开更多
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。
文摘在海上风电直流汇集-直流送出系统中,基于单相模块化多电平换流器的面对面型(modular multilevel converter based front-to-front,MMC-FTF)高压大功率DC/DC变换器是连接中压汇聚线与高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)线路的关键接口设备。然而,针对MMC-FTF变换器的阻抗建模鲜有报道,且含MMC-FTF变换器的HVDC系统的小信号稳定性问题尚不明确。针对此问题,该文首先根据频率耦合效应提出共差模提取矩阵,实现了多谐波线性化方法下单相及三相MMC交直流侧阻抗模型的统一,并建立了MMC-FTF变换器的直流侧阻抗模型。其次,利用阻抗稳定性判据揭示了MMC-FTF变换器与岸上三相MMC换流站互联时存在的振荡风险。接着,根据相角灵敏度指标定量评估了不同控制器参数对系统稳定性的影响,并提出用于提升系统稳定性的调参准则。最后,基于MATLAB/Simulink仿真和硬件在环实验验证了结果的正确性。
文摘DC-DC变换器是实现不同电压等级和拓扑结构的高压直流HVDC(high voltage direct current)电网互联的关键设备,随着新型电力系统的逐步建设,DC-DC变换器成为新型电力系统领域的研究热点之一。DC-DC变换器具有许多优点:可增加电网的可控性,可增强电网潮流控制、电压调节和故障阻断的能力。其中,直流模块化多电平变换器DC-MMC(DC modular multilevel converter)是用于互连具有相同线路拓扑HVDC系统的一种有效非隔离方法,然而,实际中直流系统往往电压等级和拓扑结构差别较大。基于此,提出了一种新型柔性DC-MMC的控制策略,该控制方法可实现不同线路拓扑HVDC的互连,如双极子与对称单极子互连。首先,详细阐述了高压直流输电系统中不同线路拓扑的特性;然后,针对新型DC-MMC建立了1种含变量变换的数学模型,并提出了基于平均桥臂模型和简化直流电网的控制方法;最后,在MATLAB/Simulink中进行仿真验证,结果验证了所提方法可保障DC-MMC在正常运行和降级运行下均能正常工作。
文摘基于模块化多电平变换器的固态变压器(modular multilevel converter based solid state transformer,MMC-SST)是实现交直流混合配电网柔性互联及能量多向流动的关键装备。针对固态变压器输入级MMC子模块电容纹波电压过大,导致装置的体积和成本增加的问题,提出一种基于比例重复控制的MMC-SST改进纹波电压抑制策略。首先利用基于比例重复控制的电容电压闭环得到调整后的功率移相角。然后,通过双有源桥变换器将子模块电容纹波功率传递到低压直流母线,从而有效抑制MMC子模块的各频次纹波电压,达到减小电容值的目的。最后,仿真结果表明在网侧电压对称或不对称工况下,基于比例重复控制的MMC-SST子模块电容纹波电压抑制策略均具有良好的纹波电压抑制能力。
文摘基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电HVDC(high voltage direct current transmission)因具有无源网络支撑等优势而被广泛应用于大容量新能源外送消纳。受电力电子设备交互作用等因素影响,送端系统易发生振荡失稳现象。首先,建立了直驱风电场经MMC-HVDC并网送端系统的小扰动线性化模型,分析了风场有功输出对系统稳定性的影响。然后,建立了MMC及风机并网变流器交流侧dq阻抗模型,从阻抗角度揭示了送端系统振荡失稳机理。进一步,提出了基于MMC交流电压控制外环q轴附加阻尼的振荡抑制策略,可满足系统满功率范围内的运行稳定性要求。最后,基于全比例模型的仿真结果验证了所提振荡抑制策略的有效性。
