基于正交虚拟矢量的单相MMC系统环流抑制方法

现有的模块化多电平换流器(MMC)的研究大多集中在三相系统方面。提出了一种针对单相MMC系统的基于正交虚拟矢量的新型环流抑制方法,通过分析单相MMC系统环流的固有特点,利用陷波器提取二倍频环流分量,再引入1/4周期延时构造正交虚拟矢量,最终使用比例积分控制器进行环流抑制。此方法不仅能够显著降低桥臂电流的畸变,而且可以减少直流侧的瞬时功率波动,降低了测量器件的数量与成本。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于MMC环流模型的通用环流抑制策略

模块组合多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的环流直接影响MMC的工作特性。该文推导了MMC环流、桥臂电流和公共直流母线电流之间的数量关系,指出环流是引起公共直流输入/输出功率存在低频脉动的原因。为实现对MMC环流的有效抑制,提出一种基于MMC环流模型的通用环流抑制(universal circulating current suppressing,UCCS)策略,实现原理简单,无需负序坐标变换和相间解耦环节,适用于任意相数的MMC控制,并进行了仿真和实验验证。结果表明,UCCS策略能显著抑制环流中的低频交流脉动分量,消除桥臂电流的畸变,同时可有效抑制公共直流输入/输出功率脉动,有利于MMC系统的稳定可靠运行。     

基于虚拟阻抗滑模控制的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的环流,增加了器件的额定容量和系统损耗,进而增大了系统成本。该文在对比各类环流抑制方法基础上,对MMC环流抑制机理进行归纳分析,为增强对环流二倍频的抑制效果,满足系统快速性、抗干扰性要求,提出一种基于虚拟阻抗滑模控制(virtual impedance sliding mode control,VI-SMC)的MMC环流抑制策略。通过建模分析和解耦控制,结合普通环流抑制策略和通用环流抑制策略,进行不同环流抑制模型下的对比研究。结果表明,VI-SMC环流抑制策略能显著降低环流二倍频分量,提高系统鲁棒性,有利于系统稳定、可靠、快速响应运行。     

特高压MMC环流抑制策略

我国目前已经开始规划±800kV特高压柔性直流输电系统,这种高压大容量换流器相间环流造成的损耗成为不可忽视的问题。为了抑制桥臂环流,提出了一种通过控制桥臂电感压降进而抑制环流的方法。该方法直接应用于阀基控制器,根据环流的流向增减子模块的投切个数,进而将环流抑制在限定范围以内,降低换流器损耗。搭建了PSCAD仿真系统以及9电平10kW实验样机,对所提环流抑制策略进行验证,证明了该策略可以有效抑制换流器的相间环流。     

基于线性自抗扰控制的MMC环流抑制策略

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电MMC-HVDC(High Voltage Direct Current Based on Modular Multilevel Converter)技术在世界上已获得广泛运用,但换流器桥臂环流的存在影响了MMC的工作特性,成为制约其发展的关键因素。本文提出了一种新的MMC环流抑制策略:首先设计了基于二阶广义积分器的滤波器,快速、准确地提取桥臂环流中的2次谐波分量;其次设计了基于线性自抗扰控制的环流抑制控制器CCSC(Circulating Current Suppressing Controller)对所提取的2次谐波分量进行抑制,与现有的PI环流抑制控制器相比,无需依赖环流精确的数学模型,并且解决了采用自抗扰控制的环流抑制控制器参数过多、整定困难的问题。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建了21电平MMC-HVDC的电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了所设计环流抑制控制器的有效性。     

基于线性自抗扰控制的MMC环流抑制策略

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电MMC-HVDC(High Voltage Direct Current Based on Modular Multilevel Converter)技术在世界上已获得广泛运用,但换流器桥臂环流的存在影响了MMC的工作特性,成为制约其发展的关键因素。本文提出了一种新的MMC环流抑制策略:首先设计了基于二阶广义积分器的滤波器,快速、准确地提取桥臂环流中的2次谐波分量;其次设计了基于线性自抗扰控制的环流抑制控制器CCSC(Circulating Current Suppressing Controller)对所提取的2次谐波分量进行抑制,与现有的PI环流抑制控制器相比,无需依赖环流精确的数学模型,并且解决了采用自抗扰控制的环流抑制控制器参数过多、整定困难的问题。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建了21电平MMC-HVDC的电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了所设计环流抑制控制器的有效性。     

基于线性自抗扰控制的MMC环流抑制策略

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电MMC-HVDC(high voltage direct current based on modular multi-level converter)技术在世界上已获得广泛运用,但换流器桥臂环流的存在影响MMC的工作特性,成为制约其发展的关键因素。提出了一种新的MMC环流抑制策略:首先设计了基于二阶广义积分器的滤波器,快速、准确地提取桥臂环流中的2次谐波分量;其次设计了基于线性自抗扰控制的环流抑制控制器CCSC(circulating currentsuppressing controller)对所提取的2次谐波分量进行抑制,与现有的PI环流抑制控制器相比,无需依赖环流精确的数学模型,并且解决了采用自抗扰控制的环流抑制控制器参数过多、整定困难的问题。最后,在PSCAD/EMT-DC仿真平台中搭建了21电平MMC-HVDC的电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了所设计环流抑制控制器的有效性。     

基于线性自抗扰控制的MMC环流抑制策略

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电MMC-HVDC(High Voltage Direct Current Based on Modular Multilevel Converter)技术在世界上已获得广泛运用,但换流器桥臂环流的存在影响了MMC的工作特性,成为制约其发展的关键因素。本文提出了一种新的MMC环流抑制策略:首先设计了基于二阶广义积分器的滤波器,快速、准确地提取桥臂环流中的2次谐波分量;其次设计了基于线性自抗扰控制的环流抑制控制器CCSC(Circulating Current Suppressing Controller)对所提取的2次谐波分量进行抑制,与现有的PI环流抑制控制器相比,无需依赖环流精确的数学模型,并且解决了采用自抗扰控制的环流抑制控制器参数过多、整定困难的问题。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建了21电平MMC-HVDC的电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了所设计环流抑制控制器的有效性。     

基于MMC的铁路功率调节器环流抑制策略

针对铁路电力机车负荷对电网带来的电能质量问题,多电平铁路功率调节器（MRPC）能够满足高压大功率应用领域的要求,实现电能质量的改善和调节。然而,MRPC内部存在的桥臂环流将影响MRPC输出特性。本文首先建立了三桥臂MRPC环流模型,分析了MRPC环流、桥臂电流和交流输出电流之间的数学关系,在此基础上对MRPC环流机理和构成进行了分析。为了抑制MRPC环流,提出了基于比例谐振调节器的环流抑制策略,该方法可以降低补偿延时,改善环流抑制效果。最后,通过RT-LAB实时仿真平台,对三桥臂MRPC环流抑制策略进行了仿真验证,结果验证了该方法可以显著抑制桥臂环流,使得MRPC系统稳定运行。     

基于比例和改进准谐振控制的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器（MMC）由于电容电压的波动会产生环流在相间流动,环流会增加能量损耗并对子模块中的绝缘栅双极晶体管（IGBTs）产生不良的影响。为抑制环流,基于环流的动态数学模型设计了一种能产生反向二倍频分量的比例控制器。针对环流中的高次谐波对传统的准谐振控制器进行了改进。对所提策略进行了仿真验证,仿真结果表明比例控制策略仅经过0.2 s后快速达到稳态抑制环流,改进后的准谐振控制策略相比于改进前THD值优化了3.56%,进一步降低了高频谐波分量,验证了所提策略的可靠性。     

MMC环流抑制策略的暂态分析

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)内部存在环流问题,导致功率损耗和系统成本增加.在分析MMC环流产生机理的基础上,阐述了基于二倍频负序坐标变换、基于准比例谐振和基于内模控制的三种环流抑制器的控制原理,提出一种评价环流抑制器性能优劣的指标,即环流谐波占比.通过仿真对比三...     

基于多谐振控制器的MMC简化环流抑制策略

模块化多电平变换器(MMC)的内部环流主要由直流分量和偶次谐波分量组成。环流谐波分量会提高对开关器件的要求,严重时甚至会影响MMC稳定工作,因此有必要对环流进行抑制。为了获取环流直流分量,设计了数字低通滤波器,依据MMC环流成分组成公式计算出环流偶次谐波分量和,在此基础上,提出基于多谐振控制器的MMC简化环流抑制策略。此外,构建了MMC环流闭环控制模型。在详细分析准比例谐振控制器各参数对系统稳定性影响的基础上,设计二次准谐振控制器参数,为环流控制器参数设计提供了依据。最后通过实验研究,证明所提出的简化环流抑制策略能有效降低环流谐波分量,减小桥臂电流畸变,有利于MMC稳定工作。     

基于PID积分滑模控制的MMC环流抑制研究

针对模块化多电平变流器(MMC)的环流问题,提出一种比例积分微分(PID)积分滑模控制环流抑制策略。首先,根据MMC的拓扑结构建立数学模型和环流抑制原理;然后,阐述了基于二倍频负序坐标变换的比例积分(PI)控制器和PID积分滑模控制的两种环流抑制器的控制原理,对比了两种策略的优缺点;最后,硬件样机实验结果对比验证了该控制策略的可行性。     

基于微分平坦理论的单相MMC环流控制器

针对模块化多电平换流器环流抑制策略的研究主要集中在三相,为此提出了一种基于微分平坦理论的单相MMC新型环流抑制策略。首先由二阶广义积分器提取二倍频环流量,然后经全通滤波器构造虚拟正交量,再由前馈控制和动态误差反馈两部分组成环流控制器,前馈控制作为主导控制量由输入变量和状态变量及系统期望平坦输出参考轨迹之间的函数关系构成;误差反馈控制用于消除期望值与实际值误差和内外部扰动的影响,增强控制器动态响应速度。最后在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,验证所提环流控制策略的有效性。     

两相坐标系下MMC环流抑制策略

MMC的相间环流具有二倍频负序性质,不会对外电路造成影响,但会增加电容电压、桥臂电流的波动程度以及系统损耗和电磁干扰,降低了MMC运行效率和使用寿命。在αβ坐标系下,将载波移相调制策略和排序算法相结合,采用比例谐振积分控制器,提出了一种无需旋转坐标变换的环流抑制策略。最后在MATLAB/Simulink中搭建了MMC-HVDC仿真模型,仿真结果表明所提策略的正确性和有效性。     

基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器三相桥臂之间存在的数值较大的二次谐波电流即环流,不仅会影响换流器的稳定运行,同时增加了系统损耗。为抑制该环流,本文提出了一种基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制器。首先借助二阶广义积分器检测并提取环流中的负序二倍频分量,再利用克拉克变换将三相环流变换到两相静止坐标,再利用降阶准谐振控制器实现对环流的无静差跟踪,得到参考电压修正量。该控制器能够快速精确地从环流分离出负序二倍频分量,且数字化实现简单。最后,在PSCAD/EMTDC搭建11电平MMC-HVDC仿真模型,验证了比例降阶准谐振控制器的有效性。     

基于MMC铁路功率调节器的环流分析与抑制策略

采用模块化多电平换流器构造的新型铁路功率调节器(MMC-RPC)实现牵引供电系统电能质量问题综合治理具有诸多优点,但MMC结构特点会导致MMC-RPC存在环流问题。因此通过对牵引供电系统补偿原理的分析,结合MMC-RPC补偿电流特点,建立单相MMC的数学模型,分析了环流产生的机理。在理论分析的基础上,采用比例–积分–复数积分控制器设计了一种适用于MMC-RPC单相系统的环流控制器。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,计算与仿真共同验证了MMC-RPC存在偶数倍频环流,其流入直流端会引起直流电流和电压的波动,仿真说明了本文环流控制能策略有效抑制环流。     

基于滞环区间自适应控制的 MMC 环流抑制方法

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)是一种可替代传统电压源型换流设备的新型拓扑换流装备,但随着应用电压等级的提升,MMC子模块级联数目大幅增长,相单元中二倍频环流问题尤为明显。通过阐述桥臂内环流与电感压降相互影响机制,在滞环控制的基础上引入区间自适应控制,有效平衡环流抑制效益与开关损耗两者的矛盾,提出滞环区间自适应控制MMC环流的动态抑制法。该方法能够灵活控制桥臂电感压降,控制环流在越限前改变流向,从而将其控制在允许范围内,且无需额外的硬件装置。最后在多电平双端背靠背互联系统Simulink仿真模型中验证该方法对MMC桥臂内环流的抑制效果。     

基于滞环控制的MMC环流抑制方法

模块化多电平变换器(MMC)内部的环流会影响MMC的稳定运行同时增加了损耗。为了抑制环流,首先分析了桥臂电感压降与环流之间的关系,通过控制桥臂电感压降能够改变环流的变化方向,据此提出了基于滞环控制的MMC环流抑制法。该方法能够独立控制各相环流,且不需要额外的硬件,只需根据环流越限方向增加或减少子模块切入数量来改变环流变化方向,从而将环流限制在允许范围内,起到抑制环流的作用。在Simulink中搭建了三相MMC仿真模型,对本文提出的环流抑制方法进行验证,结果表明该方法能够有效抑制MMC内部环流。     

不平衡状态下MMC双回路环流抑制策略

模块化多电平换流器(MMC)的内部环流将会增加换流器的功率损耗,降低桥臂容量利用率;同时加剧桥臂电流畸变,影响开关器件的安全运行。因此,需要采取有效的控制手段抑制环流。该文通过详细的相单元瞬时能量理论推导,得到MMC内部环流和环流抑制控制器输出电压间的交互作用会造成环流四倍频分量增加的结论。在基于准比例谐振调节器的环流抑制策略基础上,添加环流辅助控制回路,提出了一种环流抑制能力增强型的双回路环流抑制策略。通过合理整定调节器参数可以改善环流抑制控制器的闭环零极点分布,增强控制系统的稳定性,同时提高环流抑制控制器在谐振频率附近处的环流抑制能力。在PSCAD/EMTDC中搭建三相MMC详细仿真模型,验证了双回路环流抑制策略的正确性和有效性。