低频工况下MMC电容电压波动抑制研究

以MMC的动态模型为出发点,分析了子模块电压波动与MMC交流侧频率、交流侧输出电流幅值关系,提出了一种低频工况下MMC电容电压波动抑制控制策略。该控制策略通过在MMC交流侧注入方波共模电压分量和正弦环流分量对电容电压波动进行抑制,注入的环流分量由共模频率分量和共模三次谐波分量组成。仿真表明,该控制策略不仅能有效抑制子模块电容电压的波动,改善MMC输出电压的波形,而且能够使系统稳定运行。

适用于MMC低频控制的三相建模模型预测控制

模块化多电平变换器(MMC)运行于低频工况时,子模块电容电压波动会急剧增大,严重威胁MMC系统的安全运行。为解决这一问题,此处提出一种基于三相建模的模型预测控制(MPC)策略。该策略分为2个阶段,第一阶段考虑MMC桥臂相间的相互作用,通过三相建模和整体寻优方式,可实现输出电流的控制,并有效降低计算量;第二阶段提出环流抑制策略,实现低频电压纹波抑制的同时减小环流波动,降低系统损耗。最后通过Matlab/Simulink仿真结果以及实验验证了所提控制方法的可行性与有效性。

应用于风力发电的MMC子模块新型电容降容控制

模块化多电平换流器(MMC)因其多方面优势适用于中压及更高电压等级的风力发电,但由于风电机组的低频大电流工况,机侧MMC子模块电容电压波动大,需要大的直流滤波电容。提出一种在负序二倍频环流控制器中注入环流来抑制子模块电容电压波动的策略,指出了所注入的环流的初相角的选择依据,并给出了基于该方法的子模块电容容值选取依据。针对该策略带来的环流二倍频分量增加的问题,提出了一组表征子模块电容电压抑制效果相对于环流增加量的折中系数,指出需根据系统要求来选择不同的折中系数作为评价标准,以达到所需求的总体性能。基于MATLAB/Simulink的仿真结果验证了理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。

面向大容量直驱风电机组的机侧MMC电容电压脉动抑制策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)作为大容量风电机组背靠背变频器具有良好前景,但机侧MMC运行时面临低频工况下子模块电容电压波动幅度大的难题。本文提出一种复合的二倍频环流叠加高频注入策略,通过二倍频环流注入抑制大量电容电压的二倍频纹波,并在此之上叠加高频注入进一步提高低频工况上下桥臂能量交换速度,达到大幅度降低子模块电容电压波动的目的。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,二倍频环流注入可抑制44.19%的电容电压波动,叠加高频电压和高频环流注入后可进一步抑制51.6%的电容电压波动,在相同的电压波动要求下降低了对子模块电容容值的需求。所提策略在风速突变下和并网点发生暂态故障期间仍具有有效性,适用于大规模海上风电并网等场景。