基于电容电压平衡的MMC-SCES荷电状态均衡控制方法

基于MMC(模块化多电平换流器)的SCES(超级电容储能系统)是解决大规模可再生能源并网问题的关键技术之一,但超级电容的差异性将导致SOC(荷电状态)不一致,从而影响储能容量利用率。针对此问题,提出一种基于电容电压平衡的MMC-SCES荷电状态均衡控制方法,通过储能功率的改变和子模块电容电压平衡实现各级SOC均衡。在PSCAD/EMTDC中搭建双端输电系统验证所提控制策略的可行性和有效性。结果表明:所提出的SOC均衡策略大幅减少了控制器的数量,简化了控制系统;采用状态排序与增量投切的电容电压平衡控制策略可以在SOC均衡的同时有效减少IGBT开关次数,降低了开关损耗。

MMC换流器虚拟子模块分层逆向模型预测控制

传统有限集模型预测控制应用于MMC系统时存在权重因子难以精确计算,运算负荷过大等问题。文中提出一种分层逆向模型预测控制方法,通过逆向预测网侧电压以及桥臂不平衡压降计算最优导通子模块个数,实现交流电流控制和环流抑制。无需计算系统全部子模块投切状态省去权重因子设计过程降低循环预测次数,提高了控制器的动态性能。同时运用改进的虚拟子模块循环映射方法在均压环节引入换位裕度,降低电压排序次数减少器件开关频率和控制器计算负荷增加系统稳定性。在Simulink中搭建MMC系统进行控制策略的仿真,仿真结果显示在一个预测周期内控制器预测次数降低了16%,MMC子模块均压效果明显且系统动态性能良好,验证了所提方法的正确、有效性。

一种新型的n＋1混合式模块化多电平换流器拓扑结构及其控制策略

针对中压应用场合,提出一种新型的n+1混合式模块化多电平换流器(HMMC)拓扑结构。在传统单桥臂n个子模块的模块化多电平换流器(MMC)基础上,加入1个全桥子模块,使其电容电压控制为半桥子模块的一半,实现输出电压电平数由原先的n+1增长至2n+3。针对其结构提出一种混合式调制方式,在保证HMMC稳定工作的基础上,降低HMMC子模块的工作开关损耗。由于全桥、半桥子模块电容电压不一致,采用一种电容预充电方式,并对子模块电容电压建立数学模型,提出一种子模块电容电压平衡的控制策略。在MATLAB/Simulink软件中搭建仿真模型,仿真结果验证了所提拓扑结构和控制策略的有效性和正确性。

模块化多电平换流器有限状态分层模型预测控制方法

模型预测控制易于协同控制多个参量,在模块化多电平换流器控制中体现出显著的优势,但传统的有限状态模型预测控制方法的权重因子难以精确设计,需要依赖大量的仿真和实验测试。文中提出一种有限状态分层模型预测控制方法,通过逆向预测交流电压以及桥臂内部不平衡电压降计算上/下桥臂导通子模块数,实现交流电流控制和环流抑制。所提方法不仅省去了权重因子的繁杂设计过程,且无须循环计算所有开关状态,简化了循环预测次数,还可确保2N+1电平输出;同时,提出了一种基于预测分组排序的子模块电容电压平衡控制方法,可有效降低电压排序次数和开关频率,从而降低控制器的计算量。最后,搭建了模块化多电平换流器平台,验证了所提方法的正确性和有效性。

MMC-HVDC输电系统控制策略研究

模块化多电平换流器(MMC)在柔性直流输电领域具有广阔的发展前景,对模块化多电平换流器输电系统控制策略进行研究,提出了一种MMC-HVDC系统模型预测控制策略,为了实现柔性直流系统多个不同目标的有效控制,建立了相应的目标函数,并求其最优解,提出的控制策略控制效果很好,计算量小,并且不需要考虑权重因子的影响,控制系统结果较简单。在仿真平台上建立了双端柔直系统仿真模型,验证了提出的控制策略的优越性能。