改进的MMC子模块电容参数设计和均压方法

通过对模块化多电平变换器(MMC)的工作原理和主电路结构进行理论分析,推导出其数学模型,研究适用于MMC的脉宽调制技术。在已有的换流器桥臂功率脉动公式基础上,分别对工作时MMC子模块电容瞬时电压的直流和交流分量进行能量分析,推导出子模块电容值的上下限值公式;在最近电平逼近调制方法下,研究电容均压问题,引入延时模块和组内电压差上限,以子模块投入数的改变作为产生触发脉冲的前提,提出一种切实可行的电容电压平衡方法,有效降低功率器件投切频率,达到降低开关损耗的目的。最后,Matlab仿真及硬件实验验证了上述改进方法的有效性和可行性。

新型多电平VSC子模块电容参数与均压策略

通过深入分析一种新型电压源换流器(voltage source converter,VSC),即模块化多电平VSC的本质工作机制,从换流器桥臂功率脉动与能量脉动角度,结合子模块电压纹波系数,对其子模块电容参数进行合理设计;并针对其关键的各子模块电容电压均衡问题,提出一种切实、可行的均压策略,有效确保了各子模块电容电压处在相同的等级范围,各功率半导体器件承受相同的应力;同时也给出一种简单且有效的子模块电容预充电策略,与传统通过交流系统为电容充电方式所不同的是,此预充电策略控制灵活,无需采用抑制冲击电流的限流电阻,并且可以使VSC具有一定的"黑启动"能力。通过仿真较好地验证了上述各种策略。

模块化多电平变流器子模块电容的设计方法

研究模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)中桥臂的功率特性,并求得桥臂的瞬时功率解析表达式和MMC稳态运行时流过桥臂电流的直流分量。通过研究桥臂的等效充放电电路,求出充放电电流的解析表达式,并据此导出电容电压波动分量的解析表达式。根据电容电压波动分量的表达式,画出电容电压波动分量的幅值与调制比和功率因数角的关系曲线,并分析波动分量的来源及特性,求取波动分量的幅值与调制比和功率因数角的解析表达式,进而提出电容大小的设计方法。通过算例验证了电容电压波动分量的表达式和电容设计方法的正确性。