摘要：模块化多电平换流阀(MMC)子模块的可靠性直接影响到柔性直流输电系统的整体稳定性,旁路开关是决定子模块关断性能的关键设备之一。文中基于永磁机构的工作原理和理论建立一种双线圈旁路开关模型,利用仿真分析电容储能电压、电容值、线圈线径和匝数以及弹簧参数对开关动态特性的影响规律,并对其动态特性进行优化设计。最后根据仿真结果制作样机并进行试验验证,测试结果表明:旁路开关满足在3 ms内合闸,零弹跳的技术要求,且通过雷电冲击试验、工频耐压试验、方波电压试验3项绝缘试验。

摘要：目前大规模光伏并网的系统结构较为单一,多为低压直流输出逆变升压至中压交流汇集并网,其结构冗杂、转换环节较多,导致后期运维复杂、运维成本相对较高。对于百兆瓦级大型集中式光伏电站,不论是现有交流汇集还是直流汇集方案,均难以实现电网主动支撑能力。文章采用模块化多电平(MMC)技术路线,构建新型光储一体化大容量换流技术,将分散式接入方案,改为集中式接入方式,大幅降低并网逆变器数量,构建易于实现电网主动支撑功能的新一代并网系统。提出分散式直流接入的光储一体化换流器拓扑结构、光伏阵列、储能装置与光储一体化换流器连接、并网主接线拓扑,形成适用于百兆瓦级光伏电站并网的换流器及系统主回路设计方案。对其中的关键技术进行研究,分析了两种储能分散接入系统耦合方式的MMC拓扑设计方式,为模块化多电平光储一体化逆变器的设计奠定基础。

摘要：通过对采用传统dq两轴解耦控制器的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的分析,揭示了直流端口电压和子模块电容电压的耦合效应,及其所引起的直流端口等效电容效应和子模块电容电压偏差效应。将上、下桥臂电压之和作为可变的直流内电势,并将直流电流作为新的内环状态量,提出了具有三个内环状态变量的三轴解耦控制器。基于新引入的直流电流状态变量,可以使直流端口电压与子模块电容电压控制解耦,同时实现子模块电容的直接控制和直流端口电压/电流的快速灵活控制。基于所提出的内环三轴解耦控制器,针对不同运行场合需求设计了多种外环控制器,可以灵活实现直流电压、有功功率、无功功率、电容电压的控制,适应MMC的各种运行方式。对不同运行方式的MMC进行了仿真研究,验证了所提出的三轴解耦控制的有效性。

摘要：近年来电力推进技术越来越广泛地应用于各类军用舰船,为满足航速要求,大型舰船的推进电机功率已达几十兆瓦级。变频器作为连接电网和推进电机的桥梁,是舰船电力推进系统中的重要设备之一。针对大功率变频器,文章介绍了基于模块化多电平(MMC)拓扑的有源前端(AFE)变频器的工作原理和控制策略,并通过在PSCAD/EMTDC仿真平台下搭建仿真试验模型,验证了其在舰船电力推进系统中的适用性和可行性。

摘要：相比于两电平VSC-HVDC输电系统,模块化多电平HVDC输电系统功率运行区间的确定还需考虑子模块电容电压波动这一因素。分析子模块电容电压与功率运行点之间的关系,并确定以子模块电容电压波动范围、最大调制比以及换流阀通流能力为约束条件的系统功率运行区间。在此基础上,提出三倍频调制电压注入和子模块电容电压基值调整两种功率区间优化方法,并设计用于抑制二倍频负序、四倍频正序相间环流的环流控制器和子模块直流电压基值控制器。非线性优化计算结果表明,通过配置合理的优化参数,系统功率运行区间显著扩大。基于PSCAD/EMTDC,针对典型功率运行点进行仿真分析,验证了理论分析及控制策略的正确性。

摘要：电网模拟器可以产生各类电网工况来测试电气设备。提出一种模块化多电平结构的高性能电网模拟器,采用多模块级联结构,可以有效提高输出电压等级和质量,且可以根据输出电压等级切换模块数,使输出测试电压能快速响应系统输出的变化。为得到高质量、快速、精确的输出电压,提出一种基于状态反馈的改进型6k±1次重复控制策略,可以兼顾系统稳态输出性能与动态响应速度。仿真和实验结果均表明,设计的电网仿真器系统可以对中高压等级的电网电压暂变、频率波动、波形畸变等工况进行测试。

摘要：DC/DC变换器是双母线直流微网中的接口变流器,在能量转换中起重要作用。因传统DC/DC变换器具有器件应力高,电压增益低等缺点,导致其不适用于中高功率场合。模块化多电平DC/DC变换器通过模块串并联方式降低器件应力,提高电压增益,适用于中高功率场合。本文以三角形模块化多电平DC/DC变换器作为研究对象,对电路拓扑结构与工作原理进行分析,该电路所有模块可实现均压均流,电路功率均分至各个模块。针对电路中变量相互耦合的关系,研究设计解耦控制策略,实现两级间的变量解耦;针对非交错调制方式下电压纹波大的特点,提出不同级间交错调制方式,在所提方式下电路拥有良好的动静态性能,并且可以有效降低输出电压纹波。通过MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真结果验证了解耦控制策略及调制方式的可行性及有效性,提高了电路动态特性及输出直流电能质量。

摘要：直流变压器作为未来高压直流电网互联的关键设备,将对远距离大规模新能源的消纳起到重要作用。现首先介绍了模块化多电平型直流变压器的拓扑结构和基本工作原理,然后提出了类两电平调制方法,并在此基础上分析了电容和电感的参数设计问题,最后通过仿真进行了验证。

摘要：仅以传统融冰模式为主的暂态电流计算下的设备选型难以满足无功补偿模式下故障开断电流要求,模块化多电平直流融冰装置已逐渐成为新一代融冰技术发展方向。以贵州某110kV变电站新增模块化多电平直流融冰装置的拓扑结构为研究对象,分析确定了装置的交直流侧暂态电流决定性故障,采用理论计算和仿真分析相结合的方法,得到两侧暂态电流水平,并在此基础上确立了关键设备耐受电流值选取要求,为新一代模块化多电平直流融冰装置工程关键设备设计与选型提供参考。

摘要：提出一种基于模块化多电平结构的电气化铁路不断电过分相装置拓扑,该拓扑无需变压器,可直接接入27.5 k V等级的牵引供电系统。拓扑采用两相式结构,两个交流输出端子分别接于中性段与一条牵引供电臂,直流支撑电容支路的中点接在钢轨上。建立了所提出拓扑的数学模型,并与应用于直流输电领域的三相式模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)拓扑进行了比较,两相式MMC拓扑的公共直流电容电压中不仅包含直流分量,还包含工频基波分量。基波分量的大小与两相输出电流之和成正比,与电容容值成反比。设计了装置级控制策略,提出对上下桥臂电流都采用直接电流反馈的闭环控制方式,保证装置交流输出电流具有较好的波形。利用PSCAD仿真和样机实验验证了所提拓扑及控制策略的正确性和有效性。