检索结果-内蒙古大学图书馆

电力系统自动化 2015年第16期39卷 86-94页

作者：杨文博宋强刘文华朱喆许树楷黎小林电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室清华大学北京市100084 南方电网科学研究院广东省广州市510080

模块化多电平换流器(MMC)因必须对子模块电容电压波动范围进行限制,导致所需的子模块电容值较大,带来较大的成本和体积问题。提出了一种降低MMC所需电容容量的运行方式和参数设计方法。所提方法将子模块电容电压直流分量的实际运行值适... 详细信息

模块化多电平换流器(MMC)因必须对子模块电容电压波动范围进行限制,导致所需的子模块电容值较大,带来较大的成本和体积问题。提出了一种降低MMC所需电容容量的运行方式和参数设计方法。所提方法将子模块电容电压直流分量的实际运行值适当降低一定的比例,使电容电压波动的最大允许幅度增大,使选择较小的电容值成为可能。详细分析了所提方法的运行方式。为使所提出的降低电容容量的运行方式能够更好地实现,还提出了一种可以实现交流端口电流、直流端口电流和内部环流解耦控制的桥臂瞬时电流直接控制方法。通过这一方法可以直接控制换流器的内部环流分量,并能够动态调节各桥臂子模块电容电压。通过RT-LAB平台对所提出的运行方式进行了详细的仿真研究,验证了其可行性和有效性。

关键词：柔性直流输电模块化多电平换流器桥臂电流控制子模块电容

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一种MMC子模块电容ESR在线监测方法

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电力电子技术 2021年第7期55卷 22-25页

作者：辛熙锴马柯上海交通大学电气工程系电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240

模块化多电平变换器(MMC)子模块电容需要承受巨大的桥臂电流冲击,是系统中失效率最高的元件。等效串联电阻(ESR)是表征电容健康状态典型参数之一。通过对电容ESR进行监测,可对电容损耗、温升以及寿命进行估计,从而实现电容的预测性维护... 详细信息

模块化多电平变换器(MMC)子模块电容需要承受巨大的桥臂电流冲击,是系统中失效率最高的元件。等效串联电阻(ESR)是表征电容健康状态典型参数之一。通过对电容ESR进行监测,可对电容损耗、温升以及寿命进行估计,从而实现电容的预测性维护和替换,这对提升MMC系统电容的可靠性能有重要价值。在此基于MMC子模块电容电压的正负跳变特征,提出了电容ESR在线监测方法:通过检测子模块电容由于ESR存在导致的正负电压双跳变沿和流入子模块的桥臂电流计算出电容ESR;通过实验分析验证了所提方案的有效性。

关键词：模块化多电平变换器子模块电容等效串联电阻

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MMC型永磁直驱风电变流器的子模块电容优化方法研究

MMC型永磁直驱风电变流器的子模块电容优化方法研究

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作者：钱建行山东大学

学位级别：硕士

随着全球碳中和目标的提出,世界各国都在着力加快能源转型,风能作为最有前途的传统能源替代品之一,在新能源领域发展迅速。风能需求的持续增长促进了大型风力涡轮机的发展,因为与小型涡轮机相比,大型涡轮机可以以更低的安装和维护成本... 详细信息

随着全球碳中和目标的提出,世界各国都在着力加快能源转型,风能作为最有前途的传统能源替代品之一,在新能源领域发展迅速。风能需求的持续增长促进了大型风力涡轮机的发展,因为与小型涡轮机相比,大型涡轮机可以以更低的安装和维护成本获得更多的风力。在过去30年中,商用风力涡轮机的规模和容量呈指数级增长。在多兆瓦风能转换系统中,具有全尺寸功率转换器的永磁同步发电机(Permanent Magnet Synchronous Generator,PMSG)因其高功率密度、无需励磁和高效率等显著特点而被广泛采用。同时,随着风力机额定功率的提升,系统会产生更大的电流,因此需要并联变换器来处理不断增加的电流,但并联变换器存在环流等问题,同时大电流的传输会增加损耗和成本。采用3 kV-33 kV的中压功率变流技术为解决大容量大型风电转换问题提供了一个可行途径。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)由于其波形质量高、故障处理能力强、损耗成倍下降等特点,是中压电力转换系统的可行拓扑方案之一,开展MMC型永磁直驱风电变流器运行优化研究具有重要的理论和现实意义。本文将以MMC型永磁直驱风电变流器为研究对象,在掌握其运行方式和控制原理的基础上,提出了MMC型永磁直驱风电变流器子模块电容电压的稳态分析方法,基于该稳态分析方法进一步开展了 MMC型永磁直驱风电变流器运行优化研究,主要研究内容包括:(1)提出了一种MMC型永磁直驱风电变流器子模块电容电压稳态分析方法,通过对MMC型永磁直驱风电变流器的运行原理和控制方法分析,结合MMC和PMSG之间电气量的耦合关系,给出了 MMC中各电气量的求解方法。在该求解模型中,只需要输入系统运行工况,就可以逐步求得MMC中的电气量,为后续开展优化运行研究奠定了基础。(2)提出了一种MMC型永磁直驱风电变流器子模块电容减小方法。通过分析风电场的运行情况,采用威布尔拟合方法得到了风电场风速-概率拟合曲线,并提出了最高概率风速的概念,发现换流器大部分时间都运行在最高概率风速下。然后分析了循环电流注入对电容器电压纹波的影响,建立了循环电流注入幅值和相角与电容电压纹波的关系,提出了恒电容电压纹波控制方法。该方法可以使子模块电容电压纹波得到充分抑制,从而降低了 MMC的子模块电容需求。(3)通过研究MMC调制信号直流分量对子模块电容平均工作电压的影响,提出了一种MMC型永磁直驱风电变流器子模块电容寿命提升方法。首先分析MMC子模块电容寿命的影响因素,发现当子模块电容的平均工作电压降低时,子模块电容的寿命将大大提高。然后通过分析子模块电容寿命提升方法的原理,发现当MMC调制信号中的直流信号分量增加时,子模块电容的平均工作电压会降低。为了在不发生过调制的情况下使子模块电容器的寿命最大化,分析了注入直流信号分量应满足的条件。最后采用割线法计算不同风速下所需的直流信号分量注入值。与传统方法相比,所提出的方法可使得子模块电容电压减小,从而提高其工作寿命。

关键词：海上风力发电永磁直驱风电变流器模块化多电平换流器运行优化子模块电容循环电流注入直流信号注入

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MMC-HVDC系统子模块电容与桥臂电感的选取和计算

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东北电力大学学报 2019年第2期39卷 47-53页

作者：李卫国秦敬明陈璟毅崔明东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012 国网山西省电力有限公司山西锦通工程项目管理咨询有限公司山西太原030006 国网吉林省电力有限公司电力科学研究院吉林长春130021

为了研究模块化多电平换流器中子模块电容和桥臂电感的选取和计算方法,从正常运行时稳态能量交换过程、MMC功率输出范围、抑制相间环流、避免系统谐振以及故障工况下交流系统三相不平衡条件和直流双极故障六个方面分析了模块化多电平换... 详细信息

为了研究模块化多电平换流器中子模块电容和桥臂电感的选取和计算方法,从正常运行时稳态能量交换过程、MMC功率输出范围、抑制相间环流、避免系统谐振以及故障工况下交流系统三相不平衡条件和直流双极故障六个方面分析了模块化多电平换流器中子模块电容和桥臂电感的约束条件及两者间的制约关系,根据分析给出了子模块电容和桥臂电感的参数取值原则和计算方法.利用Matlab/Simulink搭建了上海南汇柔性直流输电示范工程的仿真模型,验证了参数取值方法的合理性.

关键词：柔性直流输电模块化多电平换流器子模块电容桥臂电感参数设计

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混合型模块化多电平变流器电容优化设计

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中国电机工程学报 2017年第19期37卷 5717-5729页

作者：赵聪李耀华李子欣王平楚遵方徐飞王哲中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室(中国科学院电工研究所) 北京市海淀区100190

在基于电压源型换流器的柔性高压直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)场合,由半桥和全桥子模块构成的混合型模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)因具备直流短路故障自清除能力,引起了广泛的研究。而大容量MMC子模块电容的质量、体积大,成本较高,逐渐成为其取得更广泛应用的限制因素。分析并建立了混合型MMC子模块电容电压基频纹波系数与桥臂负电压以及功率因数之间的函数关系。根据该函数,提出一种混合型MMC的参数设计方法使子模块电容最小,在提高MMC功率密度的同时降低了子模块的成本和体积。同时,对比传统的桥臂参考电压始终为正的混合型MMC,在直流电压和桥臂电流有效值相等的情况下,建立了桥臂参考电压存在负电压的混合型MMC的功率传输特性函数,并求出了函数的最优解。最后,通过±160 kV混合型MMC的对比仿真验证了所提设计方法的正确性和有效性。

关键词：模块化多电平变流器混合型子模块电容直流短路故障穿越

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稳态负电平输出下的混合型MMC设计方法

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中国电机工程学报 2018年第14期38卷 4202-4211页

作者：林艺哲林磊徐晨强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院)

混合型模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）桥臂中含有半桥子模块和全桥子模块。利用全桥子模块的负电平输出能力,混合型MMC可具备直流故障处理能力,在稳态下也可实现电压调制比大于1的工况,进而可实现直流降压运... 详细信息

混合型模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）桥臂中含有半桥子模块和全桥子模块。利用全桥子模块的负电平输出能力,混合型MMC可具备直流故障处理能力,在稳态下也可实现电压调制比大于1的工况,进而可实现直流降压运行或交流提压运行。该文针对稳态下利用全桥子模块输出负电平的工况提出一种混合型MMC的设计方法。根据电压调制比大于1的需求和直流故障穿越能力的需求,明确混合型MMC桥臂中全桥子模块占比的设计原则。同时,对半桥子模块和全桥子模块电容电压的波动情况进行详细的分析,描述子模块电容电压波动情况,并总结出子模块电容参数的设计方法。最后,通过仿真对所述设计方法的可行性和正确性进行验证。

关键词：混合型模块化多电平换流器负电平输出全桥子模块占比子模块电容

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MMC型直流变压器的控制策略研究

MMC型直流变压器的控制策略研究

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作者：王坚华北电力大学

学位级别：硕士

同交流电网相比,直流电网具有一系列优势,因而成为解决新能源发电并网稳定性问题的研究热点。DC-DC变换器已成为连接不同电压水平直流电网的关键参与者,而由于功率开关器件耐压等级的限制,传统的DC-DC变换器不能应用于高压大功率场合,... 详细信息

同交流电网相比,直流电网具有一系列优势,因而成为解决新能源发电并网稳定性问题的研究热点。DC-DC变换器已成为连接不同电压水平直流电网的关键参与者,而由于功率开关器件耐压等级的限制,传统的DC-DC变换器不能应用于高压大功率场合,而现有的高压直流变换器技术还不够成熟,还存在一系列缺陷。尽管一些学者提出了可应用于高压大功率场合的MMC型DC-DC变换器的拓扑结构,但取得的研究成果仍然相对较少,目前也尚未有实际的示范工程,因此还需对该拓扑进行更深入的研究。本文重点研究了基于MMC的DC-DC变换器的控制策略,针对传统控制方法存在的缺陷与不足,对变换器的调制策略和均压控制策略进行了改进。(1)本文分别分析了单向和双向MMC型DC-DC变换器的拓扑结构及基本原理,总结了目前采用的调制策略,对比了各自的优缺点,并介绍了目前采用的排序均压控制策略。(2)本文针对单向MMC型DC-DC变换器在传统电平逼近控制策略下,由于未考虑桥臂电感的压降,导致直流侧电流波动比较大的问题,提出了一种电流直接跟踪调制策略,在该控制策略下,由于考虑了桥臂电感的压降,因而可以在不加设滤波器的情况下,减小直流电流的波动,同时增大了输出电压,避免了桥臂电感元件导致输出电压波形发生畸变。但由于所提调制策略的控制周期小于传统电平逼近调制策略,在传统均压控制策略下,子模块的开关频率会比较高,为此,本文改进了电压均衡控制环节,提出了一种与所提调制策略相配合的改进电压均衡控制策略,从而可以使所提调制策略在不显著增加开关频率的条件下,改善输入电流的波形。(3)为了减小双向MMC型DC-DC变换器在传统控制方法下的开关损耗,提高变换器的效率,本文提出了一种适用于该变换器的分层控制策略,对系统层,阀控层分别进行控制,在实现电压稳定变换的同时,子模块的开关频率也实现了一致,均等于调制波的频率,从而降低了开关损耗。但由于所提控制策略在每个周期内只进行了一次均压控制,因此子模块电容电压的波动会比较大,为了使子模块电容电压的波动在允许范围内,选取计算了所提控制策略下的子模块电容值。(4)在Matlab/Simulink仿真平台中分别搭建了单向和双向MMC型DC-DC变换器的仿真模型,对所提控制策略的有效性进行了验证。仿真表明所提单向MMC型DC-DC变换器的控制策略,可以在不显著增加开关频率的条件下,有效改善输入电流的波形,不需外加滤波器,降低了系统的成本;所提双向MMC型DC-DC变换器的控制策略,在实现电压稳定变换的同时,降低了开关损耗。

关键词：直流电网单向MMC型DC-DC变换器电流直接跟踪调制改进电压均衡控制双向MMC型DC-DC变换器分层控制子模块电容

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基于提压型全桥MMC的设计制

基于提压型全桥MMC的设计制

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作者：向慕超华中科技大学

学位级别：硕士

基于模块多电换流器Modular multilevel converter,MMC的柔性直流输电术,因模块程度高开关频率小行损耗输出波动质量高等势,柔性直流输电拓扑的选方案目前工程中广泛用的基于半桥子模块MMC的柔性直流输电系统,缺对直流故障的动御能力,... 详细信息

基于模块多电换流器Modular multilevel converter,MMC的柔性直流输电术,因模块程度高开关频率小行损耗输出波动质量高等势,柔性直流输电拓扑的选方案目前工程中广泛用的基于半桥子模块MMC的柔性直流输电系统,缺对直流故障的动御能力,在发生直流侧故障,需通过锁换流器,并配合交流侧断路器来实故障的清除但是,种故障处理办法存在响度慢,启动配合动作时序复,系统恢复时间长等缺陷利用直流侧设备,如直流断路器等隔离故障点的方法较简单,但是直流断路器存在昂贵术熟等缺点因,考虑利用备故障动御能力的换流器拓扑解直流故障题,中基于全桥子模块的MMC拓扑到业界广泛的关注但由于全桥子模块中开关器数目的增多,换流器本和行损耗的增大,在一定程度限制了基于全桥子模块MMC在实工程中的用。针对基于全桥子模块的MMC本较高的题,本论文提出了一种交流侧电压提升行和二倍频流注入相结合的制方案利用全桥子模块的负电输出能力,能够实在直流侧电压保持的情况,提升交流侧电压,使子模块电容电压波动在一定程度减小一减小波动,提压行在桥臂流中注入一定的二倍频电流,使全行区域内子模块电容电压波动率稳定在目标制值用交流侧提压行和二倍频流注入的制方法,相较于传统型全桥MMC,子模块电容需求能够在较大程度减小,而减小了换流器本制方案在相全桥MMC实验行了验证。针对提压型全桥MMC损耗较高的题,本论文提出了一种考虑换流器损耗和子模块电容电压波动的综合流制方案首分析了二倍频流换流器损耗和子模块电容电压波动的解析关系而在工况定时,计算二倍频流注入方案换流器损耗和波动率的势,并选择合的二倍频流制参数注入桥臂电流,实对换流器损耗和子模块电容电压波动率的综合制,并在PSCAD中搭建了400MW/±200k V的MMC-HVDC仿真模型,对述方案行验证。

关键词：全桥型MMC 二倍频流注入子模块电容换流器损耗

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一种基于环流注入的全桥型MMC降容优化设计

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电力电容器与无功补偿 2023年第3期44卷 112-118页

作者：杨贵军莫云晓龙英云常立国中国南方电网超高压输电公司天生桥局贵州兴义562400 西安西电电力系统有限公司西安710077

为降低全桥型MMC各子模块电容体积,提高全桥型MMC功率密度,基于调制比和环流对电容电压波动影响机理,提出一种特定相位及幅值环流注入的方法,降低了各子模块滤波电容电压波动。为验证所提方法的正确性,在额定工况及单位功率因数条件下,... 详细信息

为降低全桥型MMC各子模块电容体积,提高全桥型MMC功率密度,基于调制比和环流对电容电压波动影响机理,提出一种特定相位及幅值环流注入的方法,降低了各子模块滤波电容电压波动。为验证所提方法的正确性,在额定工况及单位功率因数条件下,对所提方法进行了仿真实验,仿真结果表明,采用新的降容措施后,电容电压波动范围缩小20%,纹波系数减小至30%,电容容量减小20%。

关键词：全桥型MMC 子模块电容电容电压波动抑制环流注入

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基于模块化多电平的±10kV直流配电系统主回路参数计算

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电工技术 2017年第8期 64-65页

作者：苏宜靖浙江大学电气工程学院杭州310027

根据直流配电系统基本运行参数的设置,考虑直流配电的运行特点,可计算得到包括MMC换流器、联接变压器在内的主要设备参数,为后续直流配电网的设计提供理论依据。

关键词：直流主回路 MMC换流器联接变压器桥臂电抗器子模块电容

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