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A DC Current Flow Controller for Meshed Modular Multilevel Converter Multiterminal HVDC Grids

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CSEE Journal of Power and Energy Systems 2015年第1期1卷 43-51页

作者： Na Deng Puyu Wang Xiao-Ping Zhang guangfu tang Junzheng Cao School of Electronic Electrical and Systems Engineering University of BirminghamEdgbastonBirmingham B 152TTUnited Kingdom State Grid Smart Grid Research Institute China

This paper proposes the design of a novel DC current flow controller(CFC)and evaluates the control performance of balancing and regulating the DC branch currents using the DC CFC in a meshed multi-terminal HVDC(MTDC)*** DC CFC consists of two identical full bridge DC-DC converters with the capacitors of the two converters being connected in *** scalability of the DC CFC is easily achievable due to the identical bridge converter topology;the cost of this DC CFC is also relatively low due to its simple physical structure and low voltage *** control performance of the DC CFC is tested on a meshed 3-terminal(3-T)HVDC grid,which is based on modular multilevel converters(MMC).The DC branch current control in the meshed MTDC grid is achieved using the proposed control strategy of the DC CFC,and is verified through case studies on the real-time digital simulator(RTDS).

关键词： Capacitor voltage control DC branch current control DC current flow controller HVDC transmission meshed multi-terminal HVDC grid modular multilevel converter

不对称交流电网下MMC-HVDC输电系统的控制策略

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中国电机工程学报 2013年第28期33卷 41-49,8页

作者：孔明汤广福贺之渊杨杰中国电力科学研究院北京市海淀区100192 国网智能电网研究院北京市昌平区102200

不对称交流电网下的功率波动将引起模块化多电平换流器子模块能量的不平衡,进而影响模块化多电平变流器型高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)的动态性能。基于不对称交流电网下MMC桥臂瞬时功率的分析,确... 详细信息

不对称交流电网下的功率波动将引起模块化多电平换流器子模块能量的不平衡,进而影响模块化多电平变流器型高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)的动态性能。基于不对称交流电网下MMC桥臂瞬时功率的分析,确定换流器内部子模块电容电压及桥臂环流的控制目标。在此基础上,提出一种基于子模块电容电压预估的最近电平调制和基于桥臂环流预估的直接环流控制,两者相结合的复合控制策略。不论交流系统对称与否,在所提出的控制策略下,均能保证换流器上下桥臂间,三相间以及总子模块电容电压的相对平衡,实现对基频及二倍频谐波环流的抑制。基于PSCAD/EMTDC,建立两端MMCHVDC仿真模型,分别在有功功率和直流电压控制站进行不对称交流电网的仿真验证。仿真结果表明,所提出的控制策略能够保证故障期间子模块电容电压平均值保持恒定,直流电压不会由于二倍频零序瞬时功率出现二倍频波动,系统故障穿越能力得以提升。

关键词：模块化多电平变流器型高压直流输电不平衡交流电压子模块电压预估环流预估复合控制策略

含动态直流泄能电阻的MMC-HVDC提高风电场低电压穿越能力研究

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电网技术 2014年第5期38卷 1127-1135页

作者：李文津汤广福康勇华中科技大学电气与电子工程学院武汉市洪山区430074 国网智能电网研究院北京市昌平区102202

提出了基于动态直流泄能电阻的模块化多电平柔性输电直流方案,以提高基于感应双馈电机风电场的低电压穿越能力。基于矢量控制及无源电压跟随控制分别设计了系统侧、风场侧柔性直流换流器在风电场稳态运行时的控制策略。当交流系统故障... 详细信息

提出了基于动态直流泄能电阻的模块化多电平柔性输电直流方案,以提高基于感应双馈电机风电场的低电压穿越能力。基于矢量控制及无源电压跟随控制分别设计了系统侧、风场侧柔性直流换流器在风电场稳态运行时的控制策略。当交流系统故障导致电压跌落时,详细分析了动态直流泄能电阻的工作原理、动作判据及导通持续时间,以实现风电场低电压穿越;同时研究了其与系统侧模块化多电平换流器在故障清除后电压恢复期的协调控制,以快速恢复风电场有功输出能力。仿真结果表明:当交流系统故障时,含动态直流泄能电阻的柔性直流输电系统能够维持直流电压且不改变风电场输出电压电流;当故障清除后,风电场输出功率恢复速率远大于电力系统行业标准相关技术指标。

关键词：动态直流泄能电阻模块化多电平换流器低电压穿越功率恢复

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多电压等级柔性直流电网建模与稳定性分析

高电压技术 2022年第4期48卷 1433-1441页

作者：叶杰汤广福赵成勇全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室北京102211 华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

当柔性直流电网包含多个电压等级时,直流电压变换器的引入会使电网的稳定性分析变得复杂。为此,提出了一种基于阻抗的稳定性分析方法。首先,建立了包含不同控制模式模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的多电压等级... 详细信息

当柔性直流电网包含多个电压等级时,直流电压变换器的引入会使电网的稳定性分析变得复杂。为此,提出了一种基于阻抗的稳定性分析方法。首先,建立了包含不同控制模式模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的多电压等级柔性直流电网统一阻抗模型。在此模型基础之上,分析了系统中不同变量之间的传递函数。由于所有传递函数中均包含等效环路增益环节,所以在保证换流器单独运行稳定的前提下,直流电网的稳定性就取决于环路增益是否满足稳定性判据。最后基于Matlab/Simulink搭建了多电压等级柔性直流电网的时域仿真系统,仿真结果验证了提出的小信号建模和稳定性分析方法的正确性,为未来直流电网的部署和分析提供了理论基础。

关键词：柔性直流电网多电压等级 MMC 稳定性分析小信号模型等效环路增益

基于子模块电容电压预估的MMC分段电压平衡优化控制

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高电压技术 2015年第7期41卷 2457-2463页

作者：孔明汤广福贺之渊刘栋国家电网公司智能电网研究院北京102211

随着高压直流输电系统电压等级和输送容量的提升,对模块化多电平换流器的电容电压平衡控制提出了更高的要求。为了实现对高压大容量模块化多电平换流器电容电压的优化控制,基于桥臂子模块分段控制思想,采用分段电容电压排序控制方法。首... 详细信息

随着高压直流输电系统电压等级和输送容量的提升,对模块化多电平换流器的电容电压平衡控制提出了更高的要求。为了实现对高压大容量模块化多电平换流器电容电压的优化控制,基于桥臂子模块分段控制思想,采用分段电容电压排序控制方法。首先,分析了段内和段间电容电压平衡机理,提出了段间电压平衡控制策略;其次,将MMC开关频率分为两部分,分别分析了各部分开关频率的影响因素,提出了基于子模块电容电压预估的段内电容电压平衡优化控制策略,以降低器件的等效开关频率;最后,基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,在有效保证电容电压平衡的条件下,等效开关频率降幅可达25%,从而验证了相关理论分析的正确性和控制策略的有效性。

关键词：高压直流输电模块化多电平换流器分段控制电容电压平衡优化控制开关频率

Basic Topology and Key Devices of the Five-Terminal DC Grid

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CSEE Journal of Power and Energy Systems 2015年第2期1卷 22-35页

作者： guangfu tang Zhiyuan He Hui Pang Xiaoming Huang Xiao-Ping Zhang Smart Grid Research Institute BeijingChina Zhejiang Electric Power Research Institute HangzhouChina School of Electronic Electrical and Systems EngineeringUniversity of BirminghamU.K.

Due to their high controllability and flexibility,DC power grids have broad application prospects in the fields of networking of renewable energy and the power supply for oceanic archipelagos and future *** paper describes the system topology,control strategy,DC breaker configuration,and research,development and testing of converter valves and DC breaker equipment of the Zhoushan multi-terminal DC transmission *** Zhoushan has unique geographical and developmental features to demonstrate the irreplaceable technical advantages of a DC power grid for providing reliable power *** experience gained from the Zhoushan DC power grid project can offer valuable insights into the development and utilization of this technology worldwide.

关键词： DC breaker DC grid multi-terminal DC VSCHVDC

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多端直流输电与直流电网技术

中国电机工程学报 2013年第10期33卷 8-17,24页

作者：汤广福罗湘魏晓光国网智能电网研究院北京市昌平区102200

基于常规直流及柔性直流的多端直流输电和直流电网技术是解决中国新能源并网和消纳问题的有效技术手段之一。从对直流输电发展的背景分析入手,概述了两端直流输电技术,深入探讨了多端直流输电和直流电网的基本概念,结合多端直流和直流... 详细信息

基于常规直流及柔性直流的多端直流输电和直流电网技术是解决中国新能源并网和消纳问题的有效技术手段之一。从对直流输电发展的背景分析入手,概述了两端直流输电技术,深入探讨了多端直流输电和直流电网的基本概念,结合多端直流和直流电网的区别与联系及其各自的技术特点,指出了构建未来直流电网需要解决的关键技术问题、产生原因和国内外的研究进展,为中国直流电网技术的研究方向提出了思考和建议。

关键词：常规高压直流柔性直流多端直流输电直流电网

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基于电网阻抗识别的谐波控制器调度策略

华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第5期49卷 26-31页

作者：叶杰汤广福赵成勇全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室北京102211 华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

针对弱电网条件下谐波控制器相位滞后导致的电力有源滤波器振荡问题,提出一种基于电网阻抗识别算法的谐波控制器调度策略.当电网阻抗变大且电压畸变时,首先通过主动谐波注入及Goertzel算法对电网阻抗进行识别,然后根据测量的电网阻抗对... 详细信息

针对弱电网条件下谐波控制器相位滞后导致的电力有源滤波器振荡问题,提出一种基于电网阻抗识别算法的谐波控制器调度策略.当电网阻抗变大且电压畸变时,首先通过主动谐波注入及Goertzel算法对电网阻抗进行识别,然后根据测量的电网阻抗对谐波控制器进行合理调度,保证系统在控制带宽较低的情况下拥有足够的稳定裕度.为保证调度策略的可靠性并减少主动谐波注入对电网产生的影响,设计了详细的谐波注入规则及系统运行规则.最后通过物理实验平台上的实验验证了控制策略的可行性与有效性.

关键词：电力有源滤波器谐波控制器电网阻抗谐振抑制控制策略

DFIG风电场经模块化多电平柔性直流并网控制策略

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电力系统自动化 2013年第15期37卷 20-26页

作者：李文津汤广福贺之渊华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074 国网智能电网研究院北京市102200

比较了风电场常见的3种并网方式,分别讨论了适用于风电接入的模块化多电平柔性直流输电系统启动控制策略及双馈感应发电机(DFIG)自身的启动控制,设计了稳态运行时的模块化多电平柔性直流控制器,以可靠接纳风电并网。基于PSCAD/EMTDC仿... 详细信息

比较了风电场常见的3种并网方式,分别讨论了适用于风电接入的模块化多电平柔性直流输电系统启动控制策略及双馈感应发电机(DFIG)自身的启动控制,设计了稳态运行时的模块化多电平柔性直流控制器,以可靠接纳风电并网。基于PSCAD/EMTDC仿真平台分析了所提出的控制理论,验证了在稳定运行及风速改变等不同工况下,模块化多电平柔性直流输电系统均可实现风电场启动及可靠高效并网。

关键词：柔性直流输电并网方式风电接入双馈感应发电机模块化多电平换流器启动控制