模块化多电平变换器的电容电压卡尔曼滤波预测方法

为避免子模块电压互感器发生故障对直流配电网模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)安全可靠运行造成威胁,需为MMC配置备用测量装置。工程上通常为所有子模块配置备用电压互感器以保证高可靠测量,但使得硬件结构较为复杂。为此,文中提出一种适用于中高压MMC测量系统备用模式的电容电压卡尔曼滤波预测方法,并融合快速模型预测控制(fast model predictive control,FMPC)策略提升电能变换稳定性。首先,为各桥臂仅配置一个电流互感器,无需任何电压互感器,并构建卡尔曼滤波观测器,提出卡尔曼滤波预测方法;进而根据电容电压预测值建立FMPC目标优化函数,确定桥臂最优电平数和子模块投切情况,在保证MMC输出电流和环流跟踪性能及电容电压预测准确性的前提下,显著简化测量系统硬件结构。最后,搭建21电平仿真模型和三电平实验平台,通过多个算例和工况验证所提方法的可行性和实用性。

面向电力电子电路故障诊断的拓展型教学案例探究

为进一步加强“电力电子技术”课程理论教学与实际应用的紧密联系,围绕模块化多电平变流器的子模块故障诊断,对拓展型教学案例进行了探究。针对变流器系统子模块开关器件的开路故障,通过分析其故障特征,设计了基于模型预测的故障诊断算法,基于电容电压预测结果实现故障诊断。仿真分析证实了所提诊断算法的有效性,能使学生直观理解和掌握电力电子器件故障诊断过程,帮助他们更好地理解、巩固和拓展相关知识点,激发他们的学习兴趣和创新思维。