基于PSC-PWM的MMC-SAPF中压配电网谐振阻尼技术

中压(medium voltage,MV)配电网中无功补偿电容器易与网侧电感形成并联谐振,放大公共耦合点(point of common coupling,PCC)电压。为了应对两电平并联型有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)不适用于中压配电网场合,且只抑制谐波不能解决谐波与谐振同时存在的问题,提出了一种基于模块化多电平的并联型有源电力滤波器(modular multilevel converter based SAPF,MMC-SAPF)的谐振阻尼技术。首先分析了MMC-SAPF的工作原理,采用载波移相调制策略(phase shifted carrier PWM,PSC-PWM)以及电容电压平衡控制策略,以实现MMC-SAPF的高等效开关频率。然后分析了MV配电网的谐振机理,指出谐波抑制策略失效的原因,在此基础上,提出将MMC-SAPF控制为谐振频率处的虚拟电阻,提高系统阻尼比以治理谐振。搭建了一台60 V/2 kVA的实验样机,并构建7次谐振环境,实验结果验证了复合控制策略阻尼谐振的有效性。

基于MMC-BESS的风电场功率及电压综合调节策略

风电并网存在功率及公共耦合点(Point of Common Coupling,PCC)电压波动问题,常规方法为采用储能装置与无功补偿装置分别进行调节,但会导致系统结构复杂。文中研究了一种基于模块化多电平变换器拓扑的电池储能系统(Modular Multilevel Converter Based Battery Energy Storage System,MMC-BESS),可对风电场功率及电压进行综合调节。由于风速的随机性导致风电场输出功率波动,提出将风电场有功功率输入到一阶低通滤波器中,滤波器输出与输入的差作为MMC-BESS有功参考信号,以平滑风电场并网功率。由于风电场负荷突变导致PCC电压波动,提出将PCC电压的d轴分量与额定值作差,通过PI调节生成无功参考电流,实现PCC电压调节,在模拟风电场场景下进行实验,实验结果验证了风电场中MMC-BESS四象限功率补偿能力。

一种扩展LCL型并网逆变器有效阻尼区的超前补偿方法

考虑数字控制延迟,LCL型并网逆变器系统的有效阻尼区仅在采样频率fs的1/6以内,较窄的阻尼区间使得系统的稳定区域很小,不利于系统参数的设计。针对此问题,提出一种在阻尼环路中加入超前补偿控制器的改进方法。首先,通过分析系统的有源阻尼特性,得出加入超前补偿后系统的有效阻尼区可以扩展到(0,fR),其中fR∈(fs/6,fs/3)。接着分析了加入超前补偿后被控对象的稳定性,给出临界电容电流反馈系数与超前补偿参数之间的关系。为了扩大原系统的稳定区域,提出了一套超前补偿控制器的参数设计方法。最后通过实验进行验证,实验结果验证了所提方法的有效性。

MMC-BESS电池荷电状态三级均衡控制策略

基于模块化多电平变换器拓扑的电池储能系统(Modular Multilevel Monverter based Battery Energy Storage System, MMC-BESS)可以同时输出有功、无功功率,适用于中高压、大功率的新能源并网场合。为解决储能单元的差异导致其荷电状态(State of Charge, SOC)不均衡的问题,提出了一种电池SOC三级均衡控制策略。首先针对各相间SOC差异,通过控制桥臂环流直流分量改变每相功率,实现了各相SOC均衡。其次针对同相内上下桥臂SOC差异,通过控制桥臂环流基波分量改变上下桥臂功率,实现了每一相内上下桥臂SOC均衡。最后针对同一桥臂内子模块SOC差异,通过重构调制波改变子模块功率,实现了所有子模块SOC均衡。实验结果验证了该控制策略的有效性。