不平衡电网电压下抑制MMC子模块过电压的调制比设计方法

模块化多电平换流器(MMC)在调制比为1.414的稳态运行条件下,子模块电容电压波动的基频分量将被抑制到0;但在电网电压不平衡时基频分量会变大,导致子模块电容电压波动显著增加。为抑制电网电压不平衡时的电容电压波动,基于桥臂功率分析了稳态和电网电压不平衡条件下子模块的电压波动特性,提出了一种适用于混合型MMC的调制比设计方法,该方法以桥臂瞬时功率的基频分量为抑制目标,综合考虑了不平衡电网电压下的三相子模块电压波动特性,通过改变直流电压指令值从而改变运行调制比,避免了故障时子模块发生过电压的情况。在PSCAD中搭建混合型MMC模型,通过对3种电网电压不平衡工况进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。

抑制网侧交流单相接地故障下混合型MMC子模块过电压的谐波耦合注入策略

模块化多电平换流器(multilevel modular converter,MMC)在发生网侧交流单相接地故障时,子模块电容电压波动的峰峰值会增加,如果不采取措施加以抑制,将会造成子模块过电压,危及器件的安全运行。该文提出一种优化的二倍频环流和三倍频电压的谐波耦合注入策略,来降低故障期间MMC子模块的电容电压波动。该文首先建立了稳态时进行耦合注入和单相接地故障下进行耦合注入的MMC桥臂功率波动数学模型;接着详细描述了所提谐波耦合注入策略的原理和优化过程,通过抑制三相桥臂的功率波动,可以达到降低电容电压波动的效果;最后在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建仿真模型对所提策略的有效性进行验证。仿真结果显示,通过该文所提的注入策略,可以很大程度地降低故障期间子模块的电容电压波动,能够有效地避免由于网侧单相接地(single-line-to-ground,SLG)故障造成子模块电容过电压的情况,从而降低了对子模块电容容值的需求。

不平衡网压下混合模块化多电平换流器子模块电容过压抑制策略

通过注入一定量的二次谐波电流,能够抑制模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的子模块电容电压纹波,降低对电容值的需求,从而减少MMC换流阀的体积和成本。此外,当电网电压不平衡时,子模块电容电压纹波将会变大,如果不采取合适的策略,有可能会造成子模块的过电压。针对上述问题,提出一种适用于混合型MMC在不平衡网压工况下的二次谐波电流注入策略。首先建立不平衡网压工况下的MMC数学模型;接着分析子模块电容电压的纹波特性,揭示子模块电容电压和桥臂功率波动的关系;基于桥臂瞬时功率模型提出谐波注入参数的优化策略和计算过程;最后在PSCAD/EMTDC搭建混合型MMC仿真模型来验证所提策略的有效性。仿真结果表明,所提策略能够有效地抑制几种典型的不平衡网压下的电容电压纹波。

抑制MMC电容电压波动的耦合谐波注入策略

谐波注入策略是抑制模块化多电平换流器(MMC)子模块电容电压波动的有效手段。现有谐波注入策略常忽略二次谐波电压,这会导致理论模型产生误差进而影响电容电压波动抑制效果。为充分发挥谐波注入策略优势,提出了一种考虑二次谐波电压的耦合谐波注入策略。首先建立了二次谐波电流和三次谐波电压注入后的MMC桥臂功率波动模型,并且在模型中考虑了注入二次谐波电流后引起的二次谐波电压分量。根据调制比和桥臂电流应力限制,分别给出了三次谐波电压和二次谐波电流的约束。在此基础上,以抑制桥臂功率基频分量和二次谐波分量为目标,提出了耦合谐波参数的选取方法。最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提策略的有效性和通用性。结果表明:所提策略相较于已有文献所提策略能进一步抑制22.09%的电容电压波动,适当增大桥臂电流可以更好地抑制电容电压波动。

基于模态划分的分布式储能型MMC时域解析模型

分布式储能型模块化多电平换流器系统电气量谐波含量高、波动大,影响储能电池使用寿命,甚至危害系统安全稳定运行。为直观反映系统运行规律、分析影响电容电压和电池电流波动因素,建立了一种基于模态划分的分布式储能型模块化多电平换流器时域解析模型。将开关函数、平均值法和元件伏安特性相结合,耦合子模块不同工作状态和模式,列写并推导时域解析表达式。通过分析显函数的时域解析表达式,反映子模块内部电气量的波动特征和影响因素。最后,理论计算和PSCAD/EMTDC中的仿真结果对比表明,所提出的基于模态划分的分布式储能型模块化多电平换流器时域解析模型具有较高的计算精度。此外还验证了电容电压和电池电流波动大小与电容容值、储能电感值、环流幅值相位角、电池充放电功率、调制比等参数的关系。