九边形MMC环流注入和抑制混合控制策略

九边形模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)是一个三端口AC/AC/AC变换器,可替代两个独立AC/AC变换器以减少器件数量,可实现两个低频系统与工频系统互联。拓扑输入、输出端口电流在桥臂上的叠加,导致全桥单元电容电压低频波动,需要容值更大的直流电容抑制电容电压波动。此外,9个桥臂间环流包含较大直流分量与交流分量,造成桥臂电流应力提升。文中基于九边形MMC拓扑结构,推导电容电压波动表达式,分析环流产生机理,并设计一种环流注入和环流抑制混合控制,实现桥臂间电容电压均衡,降低电容电压纹波率和桥臂电流幅值。最后,在RT-lab仿真平台上验证环流控制有效性。

MMC低桥臂电流峰值控制方法研究

在模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的传统环流控制策略中,通常将环流抑制为零以降低系统损耗,但合理注入环流能够给系统带来额外的收益。该文探索利用二倍频和四倍频环流注入来减小MMC桥臂电流峰值的方法,并提出两种环流注入策略:其一能够从最大程度上降低桥臂电流的峰值,但会增大子模块电容的容值;另一种策略则兼顾了桥臂电流峰值的降低与电容电压纹波的增加幅度。设计解耦的环流控制策略来提高环流注入的精确性,并从电流应力、功率处理能力及换流站损耗等方面对两种环流注入策略进行分析和比较,给出不同场景下的推荐方案。针对所提策略的仿真与硬件在环实验结果表明,所提策略可将运行在较高功率因数下的MMC桥臂电流峰值减小25%左右,利于其短时间过载运行。

基于虚拟输出阻抗分析的并联三相四桥臂逆变器环流抑制

三相四桥臂(3P4L)逆变器在三相三桥臂逆变器的基础上引入第四桥臂,使得三相能够解耦控制并具备带不对称负载能力。多个逆变单元共输入、输出方式并联,能够实现功率扩容,但同时也带来并联单元之间的环流问题。而3P4L由于其独特的拓扑结构,其并联控制策略较单相或三相三桥臂逆变器并联更为复杂。在基于双闭环平均电流均流控制的并联3P4L逆变器控制策略基础上,建立并联系统的小信号模型,并由此获得并联桥臂的虚拟输出阻抗模型。分析控制环路以及主电路参数与虚拟输出阻抗的关系,根据分析结果指导环路与主功率器件的参数设计,达到抑制并联桥臂环流、提高并联单元均流性能的目的,最后提出基于虚拟输出阻抗分析法的并联环流抑制方法,通过仿真和实验验证了该方法的正确性。

基于环流注入的电力电子牵引变压器电压平衡控制方法

以环流注入为基础,进行电压平衡控制时,需要计算输出电流幅值和相位,再生成环流参考值,使得平衡控制过渡时间较长。因此,提出基于环流注入的电力电子牵引变压器电压平衡控制方法。根据变压器的主电路结构,建立级联H桥数学模型。结合级联H桥和双有源桥结构,设计变压器电压平衡调制方案。利用电流瞬时值和调制信号,直接计算出二次谐波环流注入参考幅值,作为电压平衡控制的基础。最后,组建包含3个输入分量的闭环控制器,实现电力电子牵引变压器电压平衡控制。实验结果表明:所提方法与基于载波移相、基于纹波电压前馈、基于动态调整控制方法相比,电压平衡控制过渡时间减少了57.14%、73.91%和82.35%,提升了平衡控制效率。