级联H桥整流器电容电压平衡控制改进算法

直流侧电容电压平衡的问题是级联H桥整流器CHBR(cascaded H-bridge rectifier)目前研究的热点问题。分析并推导了CHBR的电路模型;然后引入单相dq变换,建立了CHBR在此坐标系下的数学模型;分析了一种基于能量交换的CHBR直流母线电压平衡的算法;针对其开关频率高且在负载不平衡时无法正常运行的问题,提出了一种适用于负载不平衡条件下的算法。最后通过Matlab搭建了2级级联的系统仿真。结果表明,该算法可以在负载达到一定不平衡度的范围内较好地平衡各模块的直流电容电压,并且有效地控制系统的有功和无功,实现网侧电压电流同相位运行。

H桥级联型整流器直流电压平衡控制改进算法

直流母线电压平衡控制是H桥级联型整流器(CHBR)主要的研究问题。为此在建立CHBR的数学模型基础上,分析了一种基于比例-积分(PI)调节器的CHBR直流电压平衡控制算法,并针对其不能空载运行的问题展开研究,利用相量图法揭示了该方法在空载时失控的内在机理;同时根据分析的结果提出了改进算法。改进算法的主要特点是通过使各功率单元的交流侧电压基波相位保持相同来实现空载条件下的电压控制,它不仅适用于直流电压给定值相同或者不相同的CHBR控制,同时也易于扩展到多单元的CHBR。对所提的算法进行了仿真研究,并搭建两单元CHBR的实验样机,对文中提到的改进算法进行了实验验证。实验结果表明了改进算法的有效性,同时也验证了改进算法和原算法在空载运行特性上的差异。

一种H桥级联型PWM整流器的直流母线电压平衡控制新方法

直流电压平衡是H桥级联型整流器(CHBR)控制的主要问题。针对此本文提出了一种电压平衡控制新方法。文中推导了整流器的调制比增量与输出电压之间的关系式。在此基础上,通过反馈的直流电压重新配置调制比,以调节各路直流电压,使之达到平衡。文中讨论了在算法实现中遇到的问题,并给出了解决措施,得到一种较好的控制算法。对所提的方法进行了仿真与实验研究。结果表明,该方法适用于多级级联的CHBR拓扑,能够实现对输入电流以及各级输出电压平衡的控制。

基于功率反馈的H桥级联型整流器电压平衡控制算法

提出了一种基于功率反馈的直流母线电压平衡算法,用于对H桥级联型(cascaded H-bridge,CHB)脉冲宽度调制(PWM)整流器的电压控制。建立了CHB整流器基于平均意义下的数学模型;通过数学分析得到了各级整流器稳态工作时有功功率与调制比之间的关系,依此推出基于功率反馈的电压平衡控制算法,并对该算法的适用条件进行讨论;在MATLAB上进行了4级级联的系统仿真,搭建2级级联的实验样机进行实验研究。仿真与实验结果表明:该算法在满足适用范围的前提条件下,能够实现对多级CHB整流器直流母线电压的平衡控制,且保证电流控制性能良好。

新型模块化多电平换流器的设计与应用

随着电力系统电压等级的不断升高,模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)桥臂中串联的子模块数量增多,硬件成本升高,制约了其在直流输电系统中的发展。针对这些问题,通过分析多电平换流器和现有的阶调式模块化多电平变换器(Gradationally Controlled Modular Multilevel Converter,GC-MMC)的工作原理,提出了一种新型的换流器。为了解决新型逆变器的电容电压平衡问题,提出了一种适用于新型逆变器的新型稳压算法。最后在Matlab/Simulink环境下搭建了双端标幺值控制的柔性直流输电系统,将新型逆变器应用于系统中进行了验证。仿真结果表明,新型换流器输出电平数量比普通MMC多,输出交流侧和直流侧的波形质量达到直流输电要求。通过对新型逆变器和普通MMC分别进行成本计算,结果表明新型逆变器的建设成本大大少于普通MMC。

MMC-HVDC的二阶线性自抗扰控制策略

基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)技术已得到广泛运用,但传统基于dq同步旋转坐标系的双闭环PI控制中电流内环需要依赖系统数学模型进行前馈解耦补偿,并且一阶非线性自抗扰控制器设计参数过多、整定困难。针对上述问题,提出了MMC-HVDC的二阶线性自抗扰控制策略。设计了MMCHVDC的双闭环二阶线性自抗扰控制器,实现了有功和无功功率的完全解耦控制,所设计控制器还具有响应速度快、抗扰能力强以及不依赖被控对象数学模型等优点;为了降低桥臂子模块的开关次数,改进了子模块电容电压平衡控制算法;在PSCAD/EMTDC中搭建了21电平MMC-HVDC的电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了所设计控制器具有良好的控制性能和电容电压平衡控制算法的有效性。

阶调式模块化多电平变换器的研究及应用

随着模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)桥臂中串联的子模块个数增多,硬件成本升高,制约了其在光伏并网发电系统的发展。针对这一问题,通过分析阶调式多电平逆变器的工作原理和控制策略,提出了阶调式模块化多电平变换器(Gradationally Controlled Modular Multilevel Converter,GC-MMC),并将其应用于光伏并网发电系统中。此外,为了解决电容电压平衡控制问题,提出了一种适用于GC-MMC的电容电压平衡控制算法。最后在Matlab/Simulink环境下搭建了基于GC-MMC的光伏并网发电仿真系统,并分别与基于VSC和MMC的光伏并网发电系统进行比较。仿真结果表明,在相同条件下,GC-MMC输出电平数比MMC更多,并且基于GC-MMC的光伏并网发电系统无需滤波环节,有效降低了系统硬件成本。