基于模块化多电平变换器的高压直流输电系统环流控制策略

模块化多电平变换器由于其扩展的容易性,在高压直流输电领域具有突出的优势,针对MMC固有的环流问题,提出了一种有效的环流控制策略,该控制策略既包含环流的利用也包含环流的抑制。首先通过对MMC内部运行机理的分析,得到平衡上、下桥臂子模块电容电压的条件,分析表明可通过环流控制实现上、下母线电容电压和与差的控制,并设计了基于PI与PR调节器的环流利用策略;其次针对环流中的有害成份,提出了一种基于多重PR控制器的环流抑制方案;最后通过算例分析,验证了所提环流控制策略的正确性和有效性。     

一种基于MMC子模块电压估算的改进调制方法

为了解决传统的模块化多电平换流器(MMC)调制会产生谐波环流的问题,提出了一种基于MMC子模块电容电压估计的改进调制方法,即先利用桥臂能量来估算该桥臂子模块平均电容电压,然后将估算的电压作为参考值,利用最近电平逼近法进行调制,根据推导的公式分析了产生电容电压波动的原因,为进一步抑制二倍频环流,设计了环流抑制器,并搭建了三相仿真模型。仿真结果表明,所提改进调制方法可显著抑制谐波环流,与环流抑制器协同运行可进一步抑制环流波动。     

模块化多电平变流器的高频谐振分析

首先基于动态向量方法建立模块化多电平变流器（MMC）主电路的10阶状态空间模型,然后根据实际工程建立包含电压电流内环控制、功率外环控制和环流控制在内的MMC控制器状态空间模型。考虑控制环节中存在的采样和计算等延时,采用Pade近似方法对非线性延时环节进行线性化,构建计及延时的MMC换流器与弱电网连接的系统状态空间模型。基于特征值法分析状态空间模型的谐振模态,分析实际MMC-HVDC工程产生高频谐振的机理并分析控制器输入输出延时对稳定性影响关系。通过仿真算例验证该文MMC换流器状态空间模型和高频谐振机理分析的正确性。     

新能源并网三电平逆变器并联系统中点电位平衡及环流抑制

虽然三电平并网逆变器并联系统可以提高功率等级,但存在中点电位不平衡及零序环流问题。文章在分析中点电位波动及零序环流产生机理的基础上,提出了基于双调制波载波脉宽调制(DWMPWM)配合零序环流控制器的综合调制算法。通过PI闭环控制零序环流,将所得到的偏置量注入到调制波之中,并将每相调制波进行正负分解得到两组调制波,增加了零状态占空比的调节自由度,解决了零序环流问题和高调制度及任意功率因数范围内的中点电位不平衡问题;无须进行空间矢量调制(SVPWM)的复杂矢量计算,算法更为简单。在Simulink和RTDS中分别搭建了仿真模型,仿真结果表明,采取双调制波载波配合环流控制器综合调制算法,可以快速地使中点电位趋于平衡,有效抑制零序环流。文章所提算法可用于解决高电压、大功率新能源并网三电平逆变器并联系统中点电位平衡问题及零序环流问题。     

基于附加电平MPC的MMC环流抑制与子模块双重均压控制

针对模块化多电平变换器的相间环流与子模块电压波动问题,提出了基于附加电平模型预测控制的环流抑制策略,利用附加的补偿电平实现总子模块数的实时更新,达到环流抑制目的;同时,将相间均压与相内子模块均衡作为子模块的第一重均压控制,再将所投入的子模块电压排序处理构成第二重均压控制.通过分析模块化多电平变换器的桥臂环流与桥臂电压之...     

电压跌落下MMC-HCVD负序电流抑制策略研究

针对配电网电压暂降，提出了基于模块化多电平换流器的电流抑制控制方法。建立正常运行下（modular multilevel converter，MMC）换流器的两相同步旋转坐标模型，根据配电网不对称电压暂降情况，将MMC换流器控制模型转变为正负序分离的两相同步旋转坐标模型。针对于电压暂降故障，设计了一种可以快速实现跟踪故障分量的锁相环；在此基础上，利用基于PIR控制器的正负序电流内环控制器减小负序电流，实现对MMC输出电流的幅值抑制。最后，利用Matlab/Simulink仿真平台验证该方法的有效性。     

特定次谐波注入抑制模块化多电平换流器电容电压波动

模块化多电平换流器（MMC）电容电压波动抑制有助于降低电容器体积/重量，降低换流阀设备投入成本。推导了换流阀子模块电容电压波动分量及影响因素，分析了二倍频环流注入、三次谐波注入对子模块电容电压波动及换流阀的影响，提出的特定次谐波注入方法，可显著降低换流阀子模块电容电压波动，且桥臂电流峰值和有效值控制在允许范围内。以张北柔直工程参数为例，通过PSCAD仿真比较了环流抑制为零、二倍频环流注入、特定次谐波注入情况下的电容电压波动、桥臂电流有效值和桥臂电流峰值，验证了所提方法的正确性和有效性。     

无源网络接入B2B型MMC-HVDC的Lyapunov控制策略研究

模块化多电平变流器（MMC）用于高压直流输电（HVDC）系统中时,通常采用PI控制方法,但这种策略存在参数选取繁杂、动态性能较差的缺点。为了提高高压直流输电（HVDC）系统的动态性能、简化参数选取,提出背靠背（B2B）型模块化多电平变流器-高压直流输电（MMC-HVDC）系统的Lyapunov控制策略。首先,建立B2B型MMC-HVDC数学模型;然后,设计Lyapunov函数控制策略;其次,在控制部分加入环流抑制、移相载波调制等,以完整地实现系统功能;最后,在Matlab/Simulink平台上验证了Lyapunov控制策略具有参数选择容易、动态性能优良的特点。     

基于准PR控制的隔离型准Z源单相光伏并网逆变器研究

针对传统PI控制在隔离型准Z源逆变器中存在稳态误差,抗电网干扰能力差以及不能及时快速跟踪输入变化的问题,提出准PR控制的方法,可提高输出电压和电流的质量,并达到及时跟踪输入变化的目的。其中,准PR控制器在基波频率处的增益趋近于无穷大,可实现对某一固定频率正弦指令的信号的无静差跟踪控制。详细介绍准PR控制器的设计,并在Saber环境中搭建系统仿真模型,对所设计的控制器进行验证。结果表明,基于准PR控制的隔离型准Z源单相光伏并网逆变器不但能有效实现并网逆变器的控制,而且可使系统保持稳定。     

基于复合控制器的并网光伏逆变器控制系统

文章在分析PI控制器和准PR控制器特性的基础上,提出了一种准PR+PI的复合控制器,设计了一种新型两级式并网光伏逆变器控制系统。在该控制系统中,电流内环采用准PR控制器实现正弦参考量无静差跟踪,电压外环采用复合控制器实现直流量无静差跟踪,该控制系统在Simulink下仿真结果表明:新型双环控制系统可以使系统高功率因数运行,实现了对基波正弦量的无静差跟踪,有效抑制母线电压二倍频分量对并网电流的影响,提高并网电流质量。