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模块化多电平谐振变换器多自由度调压控制及子模块电容均压方法 被引量：8
1
作者 盛景 陈聪 +2 位作者 向鑫 李楚杉 李武华 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第24期6216-6229,共14页
模块化多电平谐振变换器(MMRC)因具备模块化多电平拓扑和谐振电路的共同优点而在中压领域得到广泛研究,但在宽范围输入下的配用电场合,针对该拓扑的高效调控方法仍缺少相关深入探究。为此,该文提出一种适用于中压宽范围输入的模块化多... 模块化多电平谐振变换器(MMRC)因具备模块化多电平拓扑和谐振电路的共同优点而在中压领域得到广泛研究,但在宽范围输入下的配用电场合,针对该拓扑的高效调控方法仍缺少相关深入探究。为此,该文提出一种适用于中压宽范围输入的模块化多电平谐振变换器多自由度调压控制方法。首先,分析开关频率和调制比应用于电压增益调节的效果和特点。接着,结合调频和调制比两种控制自由度提出多自由度组合的宽范围调压方法,并且揭示变调制比控制引发的子模块电容电压波动大的问题,针对性地提出一种监督式电容均压算法以降低纹波。最后,基于输入电压8~16kV、输出功率60kW的实验样机验证所提调控方法的有效性,并实现了全输入电压范围满载效率大于96%,子模块电容电压纹波幅值降低60%。 展开更多
关键词 模块化多电平谐振变换器 宽范围中压 多自由度调控 电容电压纹波抑制
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基于准比例谐振控制的模块化多电平矩阵变换器环流抑制策略
2
作者 姜亚峰 李仪博 +3 位作者 吴秋伟 刘沈全 吴小丹 周前 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第2期242-251,I0005,I0006,共12页
模块化多电平矩阵变换器(M~3C)是分频输电系统中的核心装置.由于缺乏直流环节,所以不同频率的电气量在M~3C内部直接耦合,导致M~3C内部出现非常复杂的谐波,造成子模块均压困难,影响M~3C的稳定运行.提出一种基于准比例谐振(PR)控制器的闭... 模块化多电平矩阵变换器(M~3C)是分频输电系统中的核心装置.由于缺乏直流环节,所以不同频率的电气量在M~3C内部直接耦合,导致M~3C内部出现非常复杂的谐波,造成子模块均压困难,影响M~3C的稳定运行.提出一种基于准比例谐振(PR)控制器的闭环控制策略,实现对M~3C内部环流的抑制.首先,研究稳态时子模块电容纹波电压,详细分析子模块纹波电压与开关函数耦合产生谐波电流的机理,推导谐波环流的解析式,指出抑制环流的必要性.然后,针对4种频率成分的谐波环流设计并联的准PR环流抑制器,在抑制环流的同时减少桥臂电流的畸变,保障桥臂间电容电压均衡并且具备良好的动态性能.最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,通过仿真验证控制策略的有效性. 展开更多
关键词 模块化多电平矩阵变换器 分频输电系统 电容纹波电压 准比例谐振控制 环流抑制
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一种抑制模块化多电平变换器光伏系统共模电压的脉冲衔尾排布调制
3
作者 潘尧 孙孝峰 +2 位作者 蔡瑶 李昕 赵巍 《电工技术学报》 北大核心 2025年第4期1221-1235,共15页
光伏模块利用模块化的特点,可以分布集成在模块化多电平变换器子模块的直流侧,构成基于模块化多电平变换器的光伏系统(MMC-PVS)。由阴影遮挡、损坏等问题引起的光伏模块功率不平衡会使子模块的调制信号存在显著差异,严重降低现有共模电... 光伏模块利用模块化的特点,可以分布集成在模块化多电平变换器子模块的直流侧,构成基于模块化多电平变换器的光伏系统(MMC-PVS)。由阴影遮挡、损坏等问题引起的光伏模块功率不平衡会使子模块的调制信号存在显著差异,严重降低现有共模电压抑制方案的抑制效果。为了解决这些问题,该文提出一种脉冲衔尾排布调制,能够在光伏模块功率不平衡工况下抑制MMC-PVS的共模电压。通过分析光伏模块功率不平衡工况下MMC-PVS,实现零共模电压的条件,表明理论上子模块的调制信号具备实现零共模电压的能力,而由调制策略生成的子模块驱动脉冲是产生共模电压的关键因素。脉冲衔尾排布调制能将子模块驱动脉冲依次衔尾排布,即后一子模块的上升沿时刻与前一子模块的下降沿时刻对齐,在每个开关周期内保证三相上桥臂总电压与三相下桥臂总电压的形状相同,达到理论上零共模电压的效果,实现共模电压抑制。最后,通过仿真与实验验证了脉冲衔尾排布调制在光伏模块功率不平衡工况下抑制共模电压的可行性与理论分析的正确性。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 光伏系统 光伏功率不平衡 共模电压 脉冲衔尾排布调制
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一种高性能低成本的中压异质器件混合型模块化多电平变换器及其控制策略
4
作者 周志 涂春鸣 +4 位作者 侯玉超 郭祺 任鹏 刘红文 杨金东 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期3686-3694,I0046,I0047-I0049,共13页
针对少子模块数的中压模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)装置损耗、成本等指标难以综合提升的问题,该文提出一种基于Si基绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)和SiC基金属氧化物半导体场效... 针对少子模块数的中压模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)装置损耗、成本等指标难以综合提升的问题,该文提出一种基于Si基绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)和SiC基金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)混合的模块化多电平变换器,简称异质器件混合型模块化多电平变换器(heterogeneous device hybrid MMC,HDHMMC)。HDHMMC由全Si IGBT的低频模块和Si IGBT与SiC MOSFET混合的高频模块组成。针对此拓扑提出一种特定的高低频混合调制策略,充分发挥Si IGBT通态损耗低、SiC MOSFET开关损耗低的优势。此外,详细分析了高低频模块的能量波动机理,并针对高低频模块直流侧电容电压不稳定问题提出一种特定的稳压策略。仿真和实验结果验证了HDHMMC拓扑及其调制、稳压策略的可行性。最后,将HDHMMC与现有MMC拓扑进行损耗与成本对比,证明所提拓扑可以更好地平衡成本、效率、功率密度等性能指标。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 Si IGBT SiC MOSFET 混合调制 稳压策略
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模块化多电平中压直流变换器的高可靠自供电架构研究
5
作者 李楚杉 方恒 +3 位作者 龚青苑 李成敏 李武华 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期670-681,I0020,共13页
随着大容量中压直流配电技术的迅速发展,模块化多电平直流变换器受到工业界和学术界的广泛关注。然而,实现高可靠的辅助供电是实现直流变换器在中压直流配电场景中应用的关键技术瓶颈之一。为此,提出一种面向模块化多电平中压直流变换... 随着大容量中压直流配电技术的迅速发展,模块化多电平直流变换器受到工业界和学术界的广泛关注。然而,实现高可靠的辅助供电是实现直流变换器在中压直流配电场景中应用的关键技术瓶颈之一。为此,提出一种面向模块化多电平中压直流变换器的高可靠自供电系统架构。该架构实现主控制器、子模块等辅电系统的中压直联馈电,从而无需额外低压直流电源,并且大幅提升系统启动速度。基于此架构设计,模块化多电平直流变换器的子模块控制器和旁路开关辅助供电均实现3倍冗余,提高系统容错运行的能力。在子模块电容预充电阶段,提出一种基于辅助电源自主控制的子模块电容均压方法,保证模块化多电平直流变换器可靠预充电。最终通过实验验证所提辅助供电系统架构的可行性。 展开更多
关键词 模块化多电平直流变换器 自供电 中压直联馈电 子模块电容均压
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一种可实现双向故障闭锁的双极Y型模块化多电平直流变换器
6
作者 马文忠 王晓康 +4 位作者 王玉生 郭江浩 焦丽鑫 金琼婷 张景顺 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期2122-2132,I0095,I0096-I0100,共17页
直流电网互联通常采用隔离型高压大功率直流变换器,但其存在体积大、成本高及传输效率较低等问题。该文提出一种双极Y型模块化多电平DC/DC变换器,其避免使用中间变压器,实现直流功率双向传输,并且可以有效闭锁双向直流故障。首先分析了... 直流电网互联通常采用隔离型高压大功率直流变换器,但其存在体积大、成本高及传输效率较低等问题。该文提出一种双极Y型模块化多电平DC/DC变换器,其避免使用中间变压器,实现直流功率双向传输,并且可以有效闭锁双向直流故障。首先分析了变换器拓扑结构及故障闭锁工作原理,并根据桥臂内电势等效原理建立了数学模型。基于变换器臂间、相间能量平衡约束,在闭环控制的基础上引入桥臂电流补偿控制,提升变换器暂态性能。最后,在Matlab/Simulink搭建了采用模块化多电平DC/DC变换器(modularmultilevelDC/DCconverter,DC-MMC)的直流输电系统仿真模型,通过对端口电流、桥臂电流及桥臂电容电压等动态指标的分析,验证了所提DC-MMC双向功率传输控制及双向故障闭锁能力的可行性和有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平DC/DC变换器 直流电网 桥臂能量平衡 双向直流功率传输 双向直流故障闭锁
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计及异频耦合谐波的模块化多电平矩阵变换器阻抗建模
7
作者 孙玉巍 陶聪 +3 位作者 付超 常静恬 查夏新 李光辉 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第S01期227-239,共13页
模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是低频输电系统的核心装备,所连接异频交流系统电气量在变换器桥臂直接耦合,其桥臂电气量不仅含有两侧交流系统各自基频的整数次谐波,还含有二者交互耦合产生的非基频... 模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是低频输电系统的核心装备,所连接异频交流系统电气量在变换器桥臂直接耦合,其桥臂电气量不仅含有两侧交流系统各自基频的整数次谐波,还含有二者交互耦合产生的非基频整数倍谐波分量(称为异频耦合谐波)。忽略子模块直流电压动态和异频耦合谐波、以基频为频率间隔的多谐波线性化建模方法,难以准确刻画M3C的谐波特性,影响阻抗模型的精度,无法揭示子模块直流电压动态及谐波对阻抗特性的影响机理。论文首先基于M3C谐波特性分析,建立考虑两侧交流系统异频耦合谐波的多谐波向量频域模型,并通过M3C 9个桥臂多谐波小信号的相序关系和传递关系分析得到M3C单桥臂主电路小信号模型,降低阻抗建模复杂度;在此基础上,进一步考虑控制环路频率耦合效应的影响,建立能够准确反映直流电压动态和谐波特性影响的M3C序阻抗模型。最后,在RT-Lab实时仿真平台上通过时域仿真和扫频实验,验证M3C阻抗模型的准确性,并对影响阻抗特性的关键因素进行分析。 展开更多
关键词 低频输电系统 模块化多电平矩阵变换器 阻抗建模 多谐波线性化 异频耦合
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基于准方波调制策略的谐振型模块化多电平直流变压器
8
作者 冯起辉 谈竹奎 +2 位作者 李继凯 徐玉韬 王少波 《电力系统及其自动化学报》 北大核心 2025年第1期131-138,共8页
直流电网是实现可再生能源高效汇集和直流负荷柔性接入的重要方案,直流变压器是互联不同电压等级直流系统的核心装备。本文提出一种谐振型模块化多电平直流变压器,在中压侧采用半桥模块阀组串联,在低压侧采用全桥并联,能够显著降低器件... 直流电网是实现可再生能源高效汇集和直流负荷柔性接入的重要方案,直流变压器是互联不同电压等级直流系统的核心装备。本文提出一种谐振型模块化多电平直流变压器,在中压侧采用半桥模块阀组串联,在低压侧采用全桥并联,能够显著降低器件电压、电流应力并减少功率器件和变压器数量。直流变压器拓扑采用准方波调制和移相控制,提高交流链路频率并实现定频输出电压控制。采用基波近似方法,分析其传输功率特性,并建立关键参数设计方法和输出电压控制策略。最后,通过4 kW/600 V/100 V实验样机验证了所提拓扑和控制方法的可行性。 展开更多
关键词 直流电网 直流变压器 模块化多电平变换器 谐振变换器 准方波调制
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面向输出性能优化的高低频混合型模块化多电平变换器及其调控策略 被引量：2
9
作者 侯玉超 郭祺 +2 位作者 涂春鸣 王鑫 汪颖 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第14期4467-4479,共13页
为破解中压模块化多电平变换器(MMC)输出性能提升与降本、增效难以有效兼顾的问题,该文提出一种基于高低频混合的新型MMC(NMMC)拓扑。NMMC每个桥臂包含1个由异质交叉连接模块(HCCM)构成的高频子模块和N-1个半桥变换器构成的低频子模块。... 为破解中压模块化多电平变换器(MMC)输出性能提升与降本、增效难以有效兼顾的问题,该文提出一种基于高低频混合的新型MMC(NMMC)拓扑。NMMC每个桥臂包含1个由异质交叉连接模块(HCCM)构成的高频子模块和N-1个半桥变换器构成的低频子模块。HCCM的高频桥臂采用SiC MOSFET器件,而HCCM的换向桥臂及低频子模块均采用Si IGBT器件。针对NMMC拓扑,该文采用高低频混合调制策略,充分发挥了SiCMOSFET器件开关损耗低、Si IGBT器件通态损耗低的优势。此外,针对高频子模块提出一种特定的电容电压平衡策略,并详细分析高频子模块的工作状态。进一步地,仿真及实验验证了所提拓扑结构、调制策略、均压策略的可行性和有效性。最后,将所提拓扑与现有MMC拓扑在器件成本和运行损耗方面进行综合对比,证明所提拓扑可以更好地平衡装置的成本及效率指标。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 Si IGBT SiC MOSFET 混合调制 电平数增倍
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一种拓展模块化多电平变换器的光伏系统稳定运行范围的谐波补偿调制策略 被引量：3
10
作者 潘尧 孙孝峰 +2 位作者 蔡瑶 李昕 赵巍 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1132-1146,共15页
由于阴影遮挡、损坏等问题,基于模块化多电平变换器的光伏系统中存在光伏(PV)输出功率不平衡的现象,会使高输出功率PV对应的子模块过调制。谐波补偿调制策略是解决该问题的一种常见方案,通过向高功率PV的子模块中注入谐波而避免子模块... 由于阴影遮挡、损坏等问题,基于模块化多电平变换器的光伏系统中存在光伏(PV)输出功率不平衡的现象,会使高输出功率PV对应的子模块过调制。谐波补偿调制策略是解决该问题的一种常见方案,通过向高功率PV的子模块中注入谐波而避免子模块过调制,低功率PV的子模块(称为正常子模块)则需要补偿数量相同、相位相反的谐波,使桥臂内的谐波相抵消而不会造成桥臂电压和电流畸变。然而,在PV功率严重不平衡时,为了避免高功率PV的子模块过调制,现有谐波补偿调制策略需要注入的谐波过大,会超过正常子模块的补偿范围,使正常子模块出现过调制,导致桥臂电压和电流畸变,影响系统的稳定运行。该文提出一种新型谐波补偿调制策略,在高功率PV的子模块不发生过调制的前提下避免正常子模块过调制,保证系统的稳定运行。同时,该文对不同谐波补偿调制策略稳定运行范围进行了定性和定量评估,表明所提谐波补偿调制策略能在更多PV功率不平衡工况下稳定运行。通过仿真与实验验证谐波补偿调制策略在模块化多电平变换器光伏系统中的可行性与理论分析的正确性。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 功率不平衡 谐波补偿调制策略 过调制 稳定运行
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模块化多电平变换器改进两段式模型预测控制 被引量：1
11
作者 李天皓 姚磊 张帅龙 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期96-104,共9页
基于有限控制集的模型预测控制应用于模块化多电平变换器(MMC)时通常会暴露出计算复杂与交流侧输出电流严重失真等问题。提出一种双矢量优化谐波电流模型预测控制策略,即改进两段式模型预测控制,可减少开关状态组合计算量,进一步优化交... 基于有限控制集的模型预测控制应用于模块化多电平变换器(MMC)时通常会暴露出计算复杂与交流侧输出电流严重失真等问题。提出一种双矢量优化谐波电流模型预测控制策略,即改进两段式模型预测控制,可减少开关状态组合计算量,进一步优化交流侧输出电流。推导了MMC离散数学模型,并构建无权重因子的代价函数,通过计算实际电流与参考电流包围的最小面积重新定义同一周期内两阶段开关信号的占空比,并引入一种附加冗余子模块的方法抑制桥臂环流,接着提出一种败者树多路归并排序算法均衡电容电压。在MATLAB/Simulink平台搭建三相23电平MMC仿真模型验证该策略的有效性。相比于两段式模型预测控制,所提策略的交流侧输出电流跟踪更加精准,谐波畸变率更小。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 改进两段式模型预测控制 附加冗余子模块 电容电压均衡 总谐波畸变率
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九边形模块化多电平变换器的解耦模型与控制策略
12
作者 程启明 杜婷伟 +1 位作者 程尹曼 赖宇生 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期4037-4051,共15页
九边形模块化多电平变换器(N-MMC)是一种具备多端口、低频性、高可靠性等特点的AC-AC变换器,在海上风电领域应用前景广阔。但是,九边形变换器存在不同频率的电气分量强耦合的问题。为此,该文提出了一种九边形变换器的解耦方法。首先,根... 九边形模块化多电平变换器(N-MMC)是一种具备多端口、低频性、高可靠性等特点的AC-AC变换器,在海上风电领域应用前景广阔。但是,九边形变换器存在不同频率的电气分量强耦合的问题。为此,该文提出了一种九边形变换器的解耦方法。首先,根据九边形变换器的拓扑结构,分析了其桥臂电压、电流的关系,建立了九边形变换器的解耦模型;然后,在此基础上推导了PI控制策略和非线性的无源控制(PBC)策略;最后,在Matlab仿真平台和RT-Lab半物理平台上进行了多种工况的仿真和实验验证,对比了解耦后采用PBC控制、PI控制、未解耦直接采用准比例谐振(QPR)控制的效果,验证了所提解耦模型与PBC控制的可行性与优越性。 展开更多
关键词 海上风电 九边形模块化多电平变换器 多端口变换器 解耦模型 无源控制
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基于CNN-GRU深度学习的模块化多电平矩阵变换器故障诊断
13
作者 朱晋 程启明 程尹曼 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2024年第11期13-22,共10页
模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是一种用于海上风力发电的低频电力传输AC-AC变换器。为了提高M3C工作的可靠性和稳定性,对其子模块中IGBT(insulated gate bipolar transistor)的开路故障需要有高效... 模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是一种用于海上风力发电的低频电力传输AC-AC变换器。为了提高M3C工作的可靠性和稳定性,对其子模块中IGBT(insulated gate bipolar transistor)的开路故障需要有高效准确的诊断方法,为此提出了基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和门控循环单元(gated loop unit,GRU)相结合的深度学习故障诊断方法。在对M3C子模块运行工况分析基础上对原始故障数据进行小波包分析,并通过时序图像转换将其中高频分量转化为二维故障图片作为深度学习的训练及验证数据集,经过CNN对高维数据的特征提取,再通过GRU对数据进行优化训练,实现了对M3C故障类别的诊断识别。所提方法相比传统方法具有更加准确、快速的故障诊断能力。 展开更多
关键词 模块化多电平矩阵变换器 小波包分析 卷积神经网络 门控循环单元 故障诊断
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基于模块化多电平变换器的光伏发电系统
14
作者 吴伟亮 黄朝志 +1 位作者 刘细平 梁建伟 《计算机仿真》 2024年第6期120-128,共9页
模块化多电平变换器具有较高的功率因数、较低的输出电流谐波含量、较便捷的功率和电压等级扩展方法、较高的可靠性等优点,因而广泛应用于新能源发电领域。为此介绍一套由光伏电池阵列、储能电池、直流变换器、模块化多电平变换器等构... 模块化多电平变换器具有较高的功率因数、较低的输出电流谐波含量、较便捷的功率和电压等级扩展方法、较高的可靠性等优点,因而广泛应用于新能源发电领域。为此介绍一套由光伏电池阵列、储能电池、直流变换器、模块化多电平变换器等构成的光伏发电系统以及四种运行工况。然后介绍了变步长扰动观测法的最大功率跟踪技术,储能电池的充放电控制技术,模块化多电平变换器及其控制技术。通过仿真验证了模块化多电平变换器的光伏发电系统四种运行工况的可行性以及各单元控制策略的有效性,同时可以通过储能电池进行功率平衡控制,从而维持输送到电网的功率平衡。上述光伏发电系统及其控制技术为新能源发电领域提供了技术保障。 展开更多
关键词 光伏发电 最大功率跟踪 储能电池 功率平衡 模块化多电平变换器
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模块化高压大容量DC/DC变换器综述 被引量：4
15
作者 张书鑫 赵若凡 刘鸿鹏 《东北电力大学学报》 2024年第1期52-60,共9页
随着新能源发电占比增加和电网规模的不断扩大,直流输电系统的容量不断提升,含有不同电压等级的直流电网是未来发展的必然趋势。在此背景下,DC/DC变换器作为直流电网关键设备,在多电压等级互联场景中发挥着重要作用。文中首先对已有的... 随着新能源发电占比增加和电网规模的不断扩大,直流输电系统的容量不断提升,含有不同电压等级的直流电网是未来发展的必然趋势。在此背景下,DC/DC变换器作为直流电网关键设备,在多电压等级互联场景中发挥着重要作用。文中首先对已有的模块化高压大容量DC/DC变换器进行归纳、分类和比较,然后阐述了目前模块化高压大容量DC/DC变换器的拓扑结构、工作原理与特点,并针对其特点提出了不同变换器的适用场景,最后对未来的研究方向提出了建议。 展开更多
关键词 柔性直流输电 直流电网 模块化多电平换流器 模块化高压大容量DC/DC变换器
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基于半桥子模块构成的模块化多电平变换器研究
16
作者 杜乾 李冬 +1 位作者 郭九旺 孙斌 《电气开关》 2024年第5期45-48,共4页
模块化多电平变换器(Modular multilevel converter,MMC)适用于中高压应用场合,具备损耗小、传输效率高、开关频率低、开关损耗低、输出谐波少等优点。研究以半桥子模块构成的MMC的工作原理以及其调制策略,并以MATLAB/simlink仿真软件... 模块化多电平变换器(Modular multilevel converter,MMC)适用于中高压应用场合,具备损耗小、传输效率高、开关频率低、开关损耗低、输出谐波少等优点。研究以半桥子模块构成的MMC的工作原理以及其调制策略,并以MATLAB/simlink仿真软件为平台搭建仿真模型,仿真结果表明,最近电平逼近调制策略能够实现MMC输出谐波含量低的电压。 展开更多
关键词 半桥子模块 模块化多电平变换器 高压直流输配电 最近电平逼近调制
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基于准Z源网络的高增益模块化多电平谐振直流升压变换器 被引量：1
17
作者 朱小全 蒋黎明 +3 位作者 金科 叶开文 刘康 周玮阳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期3165-3176,共12页
针对目前模块化多电平直流变换器(modular multilevel DC-DC converter,MMDC)在工程应用中轻型化、高增益等需求,该文提出一种适用于中小功率新能源接入场合和柔性直流输电系统的单向非隔离型高增益谐振MMDC拓扑及其调制与控制策略。其... 针对目前模块化多电平直流变换器(modular multilevel DC-DC converter,MMDC)在工程应用中轻型化、高增益等需求,该文提出一种适用于中小功率新能源接入场合和柔性直流输电系统的单向非隔离型高增益谐振MMDC拓扑及其调制与控制策略。其子模块电容和桥臂电感发生串联谐振,工作在谐振状态。所提变换器特点在于:1)由准Z源网络、上桥臂和下桥臂三部分组成,正常运行时,上、下桥臂投入子模块数恒定,以保证高压直流侧输出电压的稳定;2)结合提出的子模块交替投切调制策略,可实现子模块电容电压自均衡;3)变换器下桥臂大功率子模块可实现软开关运行,具有较小的开关损耗及电磁干扰。详细分析所提变换器的拓扑结构、工作模态、功率流动、控制和参数设计,仿真和实验结果验证所提变换器拓扑和控制算法的有效性。 展开更多
关键词 柔性直流输电 模块化多电平直流变换器 子模块电压自均衡 高增益 准Z源网络
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基于载波移相调制的模块化多电平变换器变频运行控制 被引量：39
18
作者 公铮 伍小杰 +1 位作者 王钊 戴鹏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期2822-2830,共9页
模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)工作于低频工况时,子模块电容电压波动加剧导致输出电压畸变严重,制约了其在中高压大功率变频调速领域中的应用。针对这一问题,在分析MMC数学模型的基础上,从维持各相上、下桥臂... 模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)工作于低频工况时,子模块电容电压波动加剧导致输出电压畸变严重,制约了其在中高压大功率变频调速领域中的应用。针对这一问题,在分析MMC数学模型的基础上,从维持各相上、下桥臂功率动态平衡角度出发,设计一种基于注入高频共模电压及高频环流的电压波动抑制策略。为降低功率器件开关频率并减少系统损耗,将载波移相技术应用于MMC变频驱动,分别讨论输出N+1和2N+1电平相电压的实现方式。基于载波移相调制,结合低频工况子模块电容电压波动抑制方法,提出一种变频工况下MMC子模块电容电压控制策略,并设计相应控制系统架构及实现方式。该控制策略能在变频工况维持子模块电容电压平衡,保证调速过程中MMC和电动机正常平稳运行,并在低开关频率下获得良好的输出谐波特性。最后,通过搭建Matlab/Simulink仿真及实验样机,验证所提控制策略的正确性和有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 载波移相 变频 电压平衡 低开关频率
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模块化多电平变换器模型及稳态特性研究 被引量：23
19
作者 彭浩 邓焰 +3 位作者 王莹 王昆 何湘宁 赵荣祥 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期120-127,共8页
模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)以其高度模块化、高效率、低失真和高可靠性的特点在中高压大容量应用领域有着广阔的前景。本文以上下桥臂总体电容电压之和、上下桥臂总体电容电压之差、桥臂环流以及输出电流为... 模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)以其高度模块化、高效率、低失真和高可靠性的特点在中高压大容量应用领域有着广阔的前景。本文以上下桥臂总体电容电压之和、上下桥臂总体电容电压之差、桥臂环流以及输出电流为状态变量建立了MMC的四阶大信号模型,并在大信号模型的基础上研究了MMC的稳态特性,得到了环流、桥臂电流以及上下桥臂平均电容电压的精确解析表达式。研究表明,环流主要含有直流分量和二次谐波分量,上桥臂电容电压与下桥臂电容电压的偶次谐波同相,奇次谐波反相,电容电压直流分量与稳态额定值略有差异。最后搭建了三相48模块的MMC仿真平台及实验样机,仿真波形和实验波形均与理论解析表达式高度吻合,验证了所提四阶模型及稳态解析表达式的准确性。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 四阶模型 稳态特性 环流
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基于桥臂电流控制的模块化多电平变换器综合控制策略 被引量：22
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作者 王广柱 孙常鹏 +2 位作者 刘汝峰 王凤荣 李峰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期458-464,共7页
通过分析模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)各部分之间的功率关系,提出一种MMC综合控制方案,包括直流母线电压控制和桥臂电容电压控制。该方案内环采用桥臂电流直接反馈控制,可实现交流侧电流、直流母线电流和内部... 通过分析模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)各部分之间的功率关系,提出一种MMC综合控制方案,包括直流母线电压控制和桥臂电容电压控制。该方案内环采用桥臂电流直接反馈控制,可实现交流侧电流、直流母线电流和内部环流的三重控制,不需要专门的环流控制器。该方案各桥臂电容电压控制基本相互独立,易于实现分布式控制。提出一种电流前馈控制方案,能有效减小电容电压的动态波动,提高动态响应速度。搭建了10 k VA三相MMC实验样机,实验结果验证了所提控制方案的可行性和有效性,并具有优良的动静态特性。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 桥臂电流控制 电容电压控制 内部环流 有功电流前馈
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