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基于降损调制技术的全桥mmc电容电压无需排序均衡控制

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电网技术 2013年第12期37卷 3347-3355页

作者：许烽徐政张哲任刘高任翁华屠卿瑞浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

从降损调制角度出发,引申出必要开关动作和附加开关动作的相关概念,并在此基础上提出了无需排序的电容电压均衡控制思想。分析了全桥mmc通态损耗、必要开关损耗和附加开关损耗与其运行模式及开关动作方式的关联性。结合损耗关联性以及... 详细信息

从降损调制角度出发,引申出必要开关动作和附加开关动作的相关概念,并在此基础上提出了无需排序的电容电压均衡控制思想。分析了全桥mmc通态损耗、必要开关损耗和附加开关损耗与其运行模式及开关动作方式的关联性。结合损耗关联性以及电容电压波动尽量小的原则,指定了必要开关动作方式和附加开关动作方式选择判断的依据,最后,给出了2种全桥mmc下无需排序的电容电压均衡控制策略。通过在PSCAD/EMTDC下搭建仿真模型,验证了所提出的策略能够满足系统静态和动态运行的要求,并且能够大幅度降低开关频率。

关键词：无需排序全桥mmc 电容电压均衡必要开关附加开关

全桥mmc型直流融冰装置关键参数及装置容量解耦分析研究

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南方能源建设 2023年第5期10卷 72-79页

作者：吴小刚何锐中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广东广州510663 西华大学电气与电子信息学院四川成都610039

[目的]文章旨在研究全桥mmc(Modular Multi-Level Converter,模块化多电平变流器)型直流融冰装置在不同工作模式下的融冰容量与无功输出容量问题。[方法]以某500 kV变电站实际工程全桥mmc型直流融冰装置参数设计为例,详细阐述了全桥mmc... 详细信息

[目的]文章旨在研究全桥mmc(Modular Multi-Level Converter,模块化多电平变流器)型直流融冰装置在不同工作模式下的融冰容量与无功输出容量问题。[方法]以某500 kV变电站实际工程全桥mmc型直流融冰装置参数设计为例,详细阐述了全桥mmc型直流融冰装置换流器桥臂电流交流分量、直流分量、有效值及峰值计算,桥臂模块数量选取,IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极晶体管)功率模块支撑电容计算,桥臂电抗器电感计算,启动回路电阻计算;详细分析了在设定融冰容量下装置最大无功输出能力以及在设定无功输出容量下装置最大的融冰能力,并探究融冰容量与无功输出容量之间耦合关系及解耦计算。[结果]研究表明在融冰装置参数确定后融冰容量与无功输出容量存在此消彼长的耦合关系。[结论]其原因在于桥臂电流中既含有交流分量,也含有直流分量,而交流分量由融冰模式和无功补偿模式共同决定,直流分量仅取决于线路融冰电流。

关键词：模块化多电平换流器全桥mmc 直流融冰装置融冰容量无功容量

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全桥mmc型直流融冰装置试验技术研究

电力电容器与无功补偿 2019年第5期40卷 31-37页

作者：马晓红许逵林奕群曾华荣班国邦陈宇毕仁明梁一桥贵州电网电力科学研究院贵阳541000 白云电气集团有限公司广州510540 浙江桂容谐平科技有限责任公司杭州310000

全桥模块化多电平换流器(mmc)型直流融冰技术作为一种较为新颖的技术,相比晶闸管型直流融冰技术更加复杂,相关的试验技术研究还处于起步阶段,因此需要全面的试验以确保装置设计制造的可靠性。鉴于上述原因,本文对全桥mmc型直流融冰装置... 详细信息

全桥模块化多电平换流器(mmc)型直流融冰技术作为一种较为新颖的技术,相比晶闸管型直流融冰技术更加复杂,相关的试验技术研究还处于起步阶段,因此需要全面的试验以确保装置设计制造的可靠性。鉴于上述原因,本文对全桥mmc型直流融冰装置试验技术进行了深入分析研究,提出了一套完整的针对这类融冰兼STATCOM装置的试验、测试技术。首先介绍了基于该融冰技术的基本工作原理,其次设计了融冰装置的试验方法,最后,在PSCAD中进行仿真,并以国内首套移动式全桥mmc型直流融冰兼STATCOM装置为例,验证了试验技术的正确性。

关键词：直流融冰全桥mmc 试验技术

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全桥mmc控制策略的研究

全桥MMC控制策略的研究

作者：王晶晶北京交通大学

学位级别：硕士

模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,mmc）因其具有等效开关频率高、扩展性强等优势受到越来越多的关注,其在柔性直流输电领域的应用也成为现在的研究热点。目前在柔性直流输电系统工程中最广泛应用的是基于半桥子模块的... 详细信息

模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,mmc）因其具有等效开关频率高、扩展性强等优势受到越来越多的关注,其在柔性直流输电领域的应用也成为现在的研究热点。目前在柔性直流输电系统工程中最广泛应用的是基于半桥子模块的mmc变换器,但是在直流母线发生短路故障时,半桥型mmc无法对直流故障的进行主动防御,因此拥有直流短路故障穿越能力的全桥mmc得到越来越多的关注。本文主要对全桥mmc变换器的控制策略和电容电压波动优化做了相关研究,并进行了仿真验证,主要内容包括:（1）介绍了全桥型mmc的拓扑结构和子模块的工作原理,并对全桥mmc能够降直流电压与反极性运行机理进行了分析。对全桥mmc所适用的调制方法进行了比较,采用了基于双调制波的载波移相调制方法,并对其进行了谐波分析,通过仿真验证了该调制方法的可行性。（2）给出了全桥mmc的控制策略:建立全桥mmc系统的等效数学模型并利用其数学模型对系统基本的控制策略进行了设计。针对全桥子模块能输出负电平的特性,给出了全桥mmc降压与反极性运行的实现方法,任意改变直流电压指令,实现双环控制。采用子模块电容电压的闭环控制与电容均压控制方法,完成了对电容电压均衡的控制目标。（3）围绕全桥mmc内部存在环流的问题,分析桥臂环流的主要成分,并针对二倍频分量采用基于PR调节器的环流抑制策略。针对mmc存在电容电压波动的问题,深入分析了系统电压调制比和子模块电容电压波动之间的关系,对相关理论与仿真进行了分析。最后,分析了基于三次谐波注入的方式对全桥mmc的各个电气量的影响,得出三次谐波注入也能有效的减小子模块电容电压,通过仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：全桥mmc 调制策略降压运行电容电压波动环流抑制

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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一种适用于全桥mmc的闭环控制策略

电测与仪表 2020年第4期57卷 30-35页

作者：王楚娇王勤王楚扬肖岚南京航空航天大学自动化学院南京211100

针对传统工作模式下子模块内部损耗分布不均匀的问题,提出了一种适用于全桥mmc的闭环调制策略,该策略可以优化子模块内部的损耗分布,并增大输出电压的范围。在载波移相调制的基础上,分析了不同工作模式下各个开关管的导通时间。在此基础... 详细信息

针对传统工作模式下子模块内部损耗分布不均匀的问题,提出了一种适用于全桥mmc的闭环调制策略,该策略可以优化子模块内部的损耗分布,并增大输出电压的范围。在载波移相调制的基础上,分析了不同工作模式下各个开关管的导通时间。在此基础上,推导了子模块左右桥臂调制波的解析式,并确定了相应的闭环控制方案。最后,研究了调制波的交叠程度与电压调制比的关系,分析了调制波的偏置量的选取范围,通过仿真验证了所提方案的有效性。

关键词：全桥mmc 工作模式调制波闭环

适用于全桥mmc等效模型的线性排序均压算法

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华北电力大学学报（自然科学版） 2020年第1期47卷 24-32页

作者：高晨祥赵禹辰常彬刘栋赵成勇许建中华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 全球能源互联网研究院有限公司北京102209

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,mmc)已在直流电网和新能源汇集等领域发挥重要作用。随着直流电网的发展,全桥mmc在直流故障穿越中起到了非常重要的作用,而已有的mmc等效模型在仿真超高电平mmc多端直流电网时,受排序... 详细信息

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,mmc)已在直流电网和新能源汇集等领域发挥重要作用。随着直流电网的发展,全桥mmc在直流故障穿越中起到了非常重要的作用,而已有的mmc等效模型在仿真超高电平mmc多端直流电网时,受排序算法复杂度的影响,仿真效率依然较低。有文献基于开关器件关断电阻无穷大并采用后退欧拉法,针对一种理想型的全桥型mmc等效模型提出了一种线性排序算法。本文以快速嵌套同时求解法为基础,证明了在梯形积分和后退欧拉电容离散化方法下,全桥子模块中关断电阻为实际值时该排序算法依然适用,并将该证明方法拓展到了对半桥型mmc戴维南等效模型线性排序算法的证明中。通过更具一般性的证明分析了该线性排序算法的本质机理,指出该算法分组的依据并分析了该算法对基于其他拓扑的mmc戴维南等效模型的适用性及其优缺点。

关键词：模块化多电平换流器线性排序算法全桥mmc 戴维南等效模型后退欧拉法梯形积分法

基于全桥mmc拓扑结构的直流融冰装置工程应用研究

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电力勘测设计 2024年第8期 79-83页

作者：李政林电力规划设计总院北京100120

本文分析了全桥mmc拓扑结构的直流融冰装置的特点,指出全桥mmc融冰装置在不进行融冰时,可兼做SVG运行,代替站内无功补偿设备,提高了设备使用率,同时减少了无功补偿设备投资及占地。针对常规500 kV变电站,研究了直挂式与降压式全桥mmc融... 详细信息

本文分析了全桥mmc拓扑结构的直流融冰装置的特点,指出全桥mmc融冰装置在不进行融冰时,可兼做SVG运行,代替站内无功补偿设备,提高了设备使用率,同时减少了无功补偿设备投资及占地。针对常规500 kV变电站,研究了直挂式与降压式全桥mmc融冰装置在工程应用中的优缺点,提出了两种拓扑结构的工程应用适应范围。

关键词：全桥mmc 直流融冰装置无功补偿

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四端柔性直流电网物理平台研制及实验验证

高电压技术 2021年第1期47卷 178-186页

作者：俞永杰邓伟成陈堃李君许建中赵成勇华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院武汉430077 国网湖北省电力有限公司武汉430077

为了开展直流电网故障传播特性和故障清除策略的实验验证研究,依托张北四端直流电网工程研制了四端柔性直流电网物理平台。该平台采用伪双极系统接线形式,各桥臂通过全桥模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,mmc)子模块进行... 详细信息

为了开展直流电网故障传播特性和故障清除策略的实验验证研究,依托张北四端直流电网工程研制了四端柔性直流电网物理平台。该平台采用伪双极系统接线形式,各桥臂通过全桥模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,mmc)子模块进行级联。在控制器架构方面,平台包括上位机、控制机箱、子模块机箱3级控制结构,分别通过以太网和光纤进行通讯,所有控制算法集中编写在控制机箱的现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)中,并且通过FPGA实现桥臂子模块电容电压分组排序的均压策略,以此简化控制架构并提高控制器的响应速度。正常运行、功率阶跃等实验均验证了该物理平台各方面的良好性能,并且通过换流站和直流断路器协同配合的故障清除实验体现了该平台独特优势,说明了其具备开展直流电网故障传播特性和故障清除研究的硬件能力,可为后续研究提供硬件支持。

关键词：直流电网物理平台 FPGA 全桥mmc 故障清除柔性直流

基于二极管不控整流桥和mmc的新型大功率整流电路损耗特性研究

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电力电容器与无功补偿 2022年第2期43卷 105-111页

作者：张翀梁一桥李强先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京102209 浙江大学杭州310015

本文对由二极管不控整流桥和mmc(Modular multilevel converter)构成的新型大功率整流电路的损耗特性进行理论分析研究。首先,详细介绍该电路的拓扑结构及其两种不同工作模式,设计其控制策略并进行仿真验证。然后,理论分析推导了mmc子... 详细信息

本文对由二极管不控整流桥和mmc(Modular multilevel converter)构成的新型大功率整流电路的损耗特性进行理论分析研究。首先,详细介绍该电路的拓扑结构及其两种不同工作模式,设计其控制策略并进行仿真验证。然后,理论分析推导了mmc子模块中IGBT/Diode的开关损耗、通态损耗的计算表达式。最后,在PSCAD/EMTDC软件中搭建10kV系统仿真算例,对其子模块各个开关器件的开关损耗和通态损耗及总损耗进行定量分析。本文的研究为后续装置的散热系统设计提供了有力的理论依据。

关键词：二极管不控整流全桥mmc 通态损耗开关损耗