基于模块化多电平换流器(Multilevel Modular Converter,MMC)的柔性直流输电系统在电压源换流器高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)领域得到了广泛应用.如何处理直流侧故障是MMC所要面对的难题之一.由于混合式大容量高压...基于模块化多电平换流器(Multilevel Modular Converter,MMC)的柔性直流输电系统在电压源换流器高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)领域得到了广泛应用.如何处理直流侧故障是MMC所要面对的难题之一.由于混合式大容量高压直流断路器技术的研究尚未成熟,利用换流器自身清除故障电流成为未来柔性直流输电系统清除直流故障的首选策略.在分析已有子模块的基础上,提出一种新型的具备直流故障隔离能力的经济型MMC拓扑.该新型子模块拓扑由两个半桥型子模块串联组成,每个半桥型子模块电容被一分为二,这使得子模块内部附加器件的耐压值得以降低.在换流器闭锁后,无论电流正向或负向流入子模块,子模块内部电容都会提供一个反极性的电容电压将故障电流隔离.在PSCAD/EMTDC平台下搭建单端5电平MMC-HVDC系统及经济性分析结果表明,该新型子模块故障隔离能力良好,其经济性高于现有各类具有直流故障隔离能力子模块拓扑.展开更多
文中提出一种新型单级式隔离型模块化多电平级联变换器(isolated modular multilevel cascade converter,I-MMCC),其具有中压三相交流(medium voltage three-phase AC,MVAC_((T-P)))、中压单相交流(medium voltage single phase AC,MVAC...文中提出一种新型单级式隔离型模块化多电平级联变换器(isolated modular multilevel cascade converter,I-MMCC),其具有中压三相交流(medium voltage three-phase AC,MVAC_((T-P)))、中压单相交流(medium voltage single phase AC,MVAC_((S-P)))和低压直流(low voltage DC,LVDC)3种电压端口。该变换器可实现从LVDC到MVAC的单级式功率变换,MVAC_((T-P))与MVAC_((S-P))电压端口能够实现同频或变频的AC-AC功率自由变换,其单极性调制策略可避免隔离型AC-AC矩阵变换器双向开关管换流暂态过程中出现的电压尖峰等问题。首先,介绍I-MMCC子模块拓扑结构与调制策略,并建立子模块及单相I-MMCC平均等效数学模型;其次,分析MVAC_((T-P))与MVAC_((S-P))端口变频–变压工作原理、稳态功率与端口特性,对单相交流端口基于正交虚拟电路概念,建立控制模型,并推导出MVAC_((S-P))、MVAC_((T-P))端口功率约束关系。最后,通过搭建一套实验样机验证所提出拓扑结构的有效性和优越性。展开更多
多端口固态变压器是多电压形态多电压等级的交直流混合电网的核心设备,模块化多电平(modular multilevel converter,MMC)型固态变压器(solid state transformer,SST)具有中压直流端口,可接入中压直流配电网,构成多区域交流配电网的柔性...多端口固态变压器是多电压形态多电压等级的交直流混合电网的核心设备,模块化多电平(modular multilevel converter,MMC)型固态变压器(solid state transformer,SST)具有中压直流端口,可接入中压直流配电网,构成多区域交流配电网的柔性互联,提升区域网络间功率灵活调节能力。而采用传统的MMC-SST拓扑及控制,中压直流线路短路故障会引起低压端口供电中断。文中提出一种混合型MMC-SST的拓扑及控制,其具备中压交流、中压直流和低压交直流端口,通过控制使其具有中压直流短路故障耐受能力,同时故障期间保持中压交流和低压端口的不间断功率交互,从而提升低压用户供电可靠性。分析MMC-SST在正常运行和中压直流故障不间断运行控制下内部能量平衡机理,提出中压直流短路故障下电容电压平衡及不间断运行控制策略,实现MMC-SST中压直流短路故障时不间断稳定运行。通过理论分析,仿真与物理动模实验,验证了所提拓扑及控制的可行性及有效性。展开更多
文摘基于模块化多电平换流器(Multilevel Modular Converter,MMC)的柔性直流输电系统在电压源换流器高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)领域得到了广泛应用.如何处理直流侧故障是MMC所要面对的难题之一.由于混合式大容量高压直流断路器技术的研究尚未成熟,利用换流器自身清除故障电流成为未来柔性直流输电系统清除直流故障的首选策略.在分析已有子模块的基础上,提出一种新型的具备直流故障隔离能力的经济型MMC拓扑.该新型子模块拓扑由两个半桥型子模块串联组成,每个半桥型子模块电容被一分为二,这使得子模块内部附加器件的耐压值得以降低.在换流器闭锁后,无论电流正向或负向流入子模块,子模块内部电容都会提供一个反极性的电容电压将故障电流隔离.在PSCAD/EMTDC平台下搭建单端5电平MMC-HVDC系统及经济性分析结果表明,该新型子模块故障隔离能力良好,其经济性高于现有各类具有直流故障隔离能力子模块拓扑.
文摘文中提出一种新型单级式隔离型模块化多电平级联变换器(isolated modular multilevel cascade converter,I-MMCC),其具有中压三相交流(medium voltage three-phase AC,MVAC_((T-P)))、中压单相交流(medium voltage single phase AC,MVAC_((S-P)))和低压直流(low voltage DC,LVDC)3种电压端口。该变换器可实现从LVDC到MVAC的单级式功率变换,MVAC_((T-P))与MVAC_((S-P))电压端口能够实现同频或变频的AC-AC功率自由变换,其单极性调制策略可避免隔离型AC-AC矩阵变换器双向开关管换流暂态过程中出现的电压尖峰等问题。首先,介绍I-MMCC子模块拓扑结构与调制策略,并建立子模块及单相I-MMCC平均等效数学模型;其次,分析MVAC_((T-P))与MVAC_((S-P))端口变频–变压工作原理、稳态功率与端口特性,对单相交流端口基于正交虚拟电路概念,建立控制模型,并推导出MVAC_((S-P))、MVAC_((T-P))端口功率约束关系。最后,通过搭建一套实验样机验证所提出拓扑结构的有效性和优越性。
文摘多端口固态变压器是多电压形态多电压等级的交直流混合电网的核心设备,模块化多电平(modular multilevel converter,MMC)型固态变压器(solid state transformer,SST)具有中压直流端口,可接入中压直流配电网,构成多区域交流配电网的柔性互联,提升区域网络间功率灵活调节能力。而采用传统的MMC-SST拓扑及控制,中压直流线路短路故障会引起低压端口供电中断。文中提出一种混合型MMC-SST的拓扑及控制,其具备中压交流、中压直流和低压交直流端口,通过控制使其具有中压直流短路故障耐受能力,同时故障期间保持中压交流和低压端口的不间断功率交互,从而提升低压用户供电可靠性。分析MMC-SST在正常运行和中压直流故障不间断运行控制下内部能量平衡机理,提出中压直流短路故障下电容电压平衡及不间断运行控制策略,实现MMC-SST中压直流短路故障时不间断稳定运行。通过理论分析,仿真与物理动模实验,验证了所提拓扑及控制的可行性及有效性。
