一种改进CDSM拓扑开关损耗不均的调制策略

为了实现柔性直流系统直流侧双极短路故障清除,目前已有不少具有故障阻断能力的子模块,如钳位型双子模块CDSM(clamped double sub-module)等的拓扑被提出。由于新型子模块结构区别于半桥型子模块HBSM(half-bridge sub-module),导致其调制策略并不能完全适用。在传统最近电平调制NLM(nearest level modulation)策略的基础上,提出了适用于CDSM的NLM策略。针对CDSM拓扑存在2种输出UC电平的情况,设计了一种改进的NLM调制策略,可以有效地避免器件导通概率不同导致的功率损耗不均问题。最后,以CDSM拓扑为例,在PSCAD/EMTDC软件中搭建CDSM-MMC仿真模型,验证了所提调制策略的正确性。

模块化多电平换流器子模块拓扑结构对比分析

模块化多电平换流器型高压直流输电以其独特的技术优势,已成为未来电压源换流器型高压直流输电(Voltage Source Converter based HVDC)领域的发展趋势。MMC是未来高压直流输电传输系统的重要组成部分,半桥型子模块、双箝位型子模块和全桥型子模块是MMC三种主要的可选择的子模块拓扑结构。分析了MMC的通用拓扑结构及三种常见子模块的拓扑结构和工作模式,得出了不同子模块结构的特点,最后通过仿真验证了不同子模块拓扑结构的直流故障穿越能力,并对比分析了采用不同子模块拓扑结构MMC的基本特性。

一种基于模块化多电平换流器的三极直流输电系统

现有三极直流输电系统基于晶闸管换流器,存在一些与传统直流输电系统相似的固有缺陷。文中提出了一种改进系统:极3采用基于全桥子模块的模块化多电平换流器,极1和极2采用基于钳位双子模块的模块化多电平换流器。同时,提出了三极直流协调控制策略,并且为了抑制过渡阶段的暂态过电压,减小接地电流和功率波动,还提出了电压反向控制、电流维零控制和功率协调控制。采用PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明利用所提控制策略,三极直流输电系统能够获得较好的响应特性,在维持电容电压平衡的同时,能够抑制交直流间功率扰动和接地极电流波动。

钳位双子模块型模块化多电平换流器交流侧故障对直流侧的影响分析

具有故障闭锁功能的钳位双子模块型模块化多电平换流器（clamp double submodule-modular multilevel converter,CDSM-MMC）适用于大容量输电工程,为防止交流侧故障后可能引起的直流保护误动,需分析交流侧故障对直流侧的影响。首先,分析交流侧发生短路故障后,CDSM-MMC子模块电容的充放电情况,以及桥臂电流回路。然后,根据基尔霍夫定律与叠加原理,分析交流侧故障后,直流侧电压及电流特征,并在PSCAD中进行仿真验证。交流故障后,直流侧电流随桥臂电容电压变化;两相短路后,直流电压基本不变;单相接地短路与两相接地短路后,直流电压包含交流分量,其频率与幅值受到交流中性点接地方式影响。最后针对CDSM-MMC直流侧保护,给出部分参考建议。

计及电容过渡过程的双钳位型MMC电磁暂态高效仿真方法

针对在电磁暂态程序中双钳位子模块型模块化多电平换流器(CDSM-MMC)拓扑复杂、仿真速度慢的问题,将半隐式延迟解耦法应用于CDSM-MMC的电磁暂态快速仿真研究中,提出一种计及并联电容过渡过程,且解耦电路简单、导纳矩阵恒定、易于并行的高效仿真方法。首先,建立了双钳位子模块的状态空间方程,通过分裂系统矩阵,应用不同积分格式变量间的时间延迟特性,得到正常状态和闭锁状态下计及并联电容过渡过程的双钳位子模块的解耦模型;然后,分析了该模型的特点,设计了计算时序和流程;最后,通过算例验证了文中模型在大幅提高CDSM-MMC仿真效率的基础上,还兼顾了较高的仿真精度。

具备阻断直流侧故障电流模块化的多电平换流器应用研究

针对当前已投入运行的高压直流(HVDC)输电工程中模块化多电平换流器(MMC)存在子模块数量较多、不具备阻断直流侧故障电流等问题,提出一种基于传统MMC拓扑结构的新型模块化多电平拓扑,其桥臂由2个子模块组串联构成,2个子模块组分别由半桥子模块和箝位双子模块串联组成,降低稳态运行损耗和元器件使用数量;阐述该新型拓扑的基本参数选取原则及上、下2组子模块的协调投切过程;针对新型MMC拓扑,采用相应的模型预测控制策略。最后,通过实验进行验证。研究结果表明:新型拓扑不仅具备阻断直流侧故障电流能力,而且在子模块数量相同时,输出电平数增多,交流电压输出波形更接近正弦波。

基于钳位双子模块的MMC故障清除和重启能力分析

针对当前已投入运行的高压直流(HVDC)输电工程中模块化多电平换流器(MMC)不具备直流侧故障电流闭锁能力的问题,分析了一种可自清除直流侧故障电流并且可重启动的MMC拓扑——基于钳位双子模块的MMC。这种拓扑可在发生直流故障时通过闭锁所有绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的触发信号和利用二极管的反向阻断能力迅速完成闭锁过程,从而达到无需交流断路器动作实现清除直流故障的目的。这种拓扑将半桥模块化MMC的调制方法和控制策略与可清除直流故障能力结合在一起,且具有结构简单、造价经济等特点。通过对半桥模块化MMC和钳位双子模块MMC在直流侧双极短路故障情况下的故障电流进行分析和仿真,验证了基于钳位双子模块的MMC在处理直流侧故障方面的能力和效果。

Research on power electronic transformer applied in AC/DC hybrid distribution networks

The AC/DC hybrid distribution network is one of the trends in distribution network development, which poses great challenges to the traditional distribution transformer. In this paper, a new topology suitable for AC/DC hybrid distribution network is put forward according to the demands of power grid, with advantages of accepting DG and DC loads, while clearing DC fault by blocking the clamping double sub-module(CDSM) of input stage. Then, this paper shows the typical structure of AC/DC distribution network that is hand in hand. Based on the new topology, this paper designs the control and modulation strategies of each stage, where the outer loop controller of input stage is emphasized for its twocontrol mode. At last, the rationality of new topology and the validity of control strategies are verified by the steady and dynamic state simulation. At the same time, the simulation results highlight the role of PET in energy regulation.

应用于交直流配电网的电力电子变压器

针对交直流配电网的需求,提出了一种可应用于交直流配电网的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)拓扑。与传统PET相比,该拓扑的优势在于为直流电源及直流负荷提供了接口,具备直流故障穿越能力,能够显著减少网络中换流器的数量,提高供电可靠性。同时,分析了新型PET在典型交直流配电网中的运行模式,并在此基础上,对PET各级的控制及调制策略进行了设计。最后,通过仿真验证了该拓扑及控制策略的合理性,突出了PET在交直流配电网中的能量调控作用。