摘要：架空线路场合下的高压直流输电系统(HVDC)故障率较高。当前,混合式直流断路器存在容量小、成本高等问题,使得具备故障自清除能力的子模块成为解决系统直流侧故障的最佳解决方案,但上述方案使用了更多电力电子器件,带来了损耗增大,投资成本增加等问题。为此提出一种新型混合方式的模块化多电平换流器(MMC)子模块拓扑结构,在不影响自清除故障能力的前提下减少了所需电力电子器件,提高其经济性和直流侧故障隔离性能。首先给出了将新型子模块与传统半桥子模块在桥臂中合理搭配的设计方案;其次,探究了改进型拓扑结构极对极短路故障穿越机理及子模块构建的经济性性优化方法。最后,基于PSCAD/EMTDC平台搭建了双端MMC-HVDC模型,对提出的子模块性能及其混合型MMC性能进行仿真验证。结果表明,提出的改进子模块及相应的混合型MMC可快速阻断故障电流,具备良好直流故障隔离能力,且具有更好的经济性,在实际工程中上具有良好的应用前景。

摘要：传统有限集模型预测控制应用于MMC系统时存在权重因子难以精确计算,运算负荷过大等问题。文中提出一种分层逆向模型预测控制方法,通过逆向预测网侧电压以及桥臂不平衡压降计算最优导通子模块个数,实现交流电流控制和环流抑制。无需计算系统全部子模块投切状态省去权重因子设计过程降低循环预测次数,提高了控制器的动态性能。同时运用改进的虚拟子模块循环映射方法在均压环节引入换位裕度,降低电压排序次数减少器件开关频率和控制器计算负荷增加系统稳定性。在Simulink中搭建MMC系统进行控制策略的仿真,仿真结果显示在一个预测周期内控制器预测次数降低了16%,MMC子模块均压效果明显且系统动态性能良好,验证了所提方法的正确、有效性。

摘要：研究了基于多电平变流器(MMC)的两端柔性高压直流(HVDC)输电系统。首先建立了MMC数学模型,分析了MMC内部环流产生的原因以及环流危害,接着研究了HVDC输电系统的工作原理和控制策略。系统的控制逻辑可分为3级,其中最低层控制策略为换流站内的阀级控制,包含MMC的调制方法和环流抑制策略。重点研究了换流站级的双环PI控制和阀级的环流抑制。通过搭建输电系统模型实现了正常工况下理论分析和软件仿真论证,同时设计了非正常工况下经过正负序分离后的双环PI控制方法,实现了电网电压不平衡时系统的稳定控制。

摘要：模块化多电平换流器(MMC)的传统子模块电容电压均衡策略存在开关频率高、损耗大的问题。为此,设计一种改进冒泡排序的MMC电容电压均衡策略。设定梯度值,使电容电压之间增加一定的裕度。在排序过程中,若相邻两个电容电压的差值小于梯度值,则不改变子模块的索引顺序,从而减小子模块开关状态改变的次数。通过调节梯度值,控制电容电压的均衡性,并分别设计了恒定梯度值和时变梯度值这两种均压策略。利用Matlab/Simulink搭建MMC模型,对所提策略进行验证。仿真结果表明,所提策略与传统策略相比,在保证电容电压均衡的同时,能够降低子模块开关频率;同时,各子模块电容电压之间具有良好的相似性。该策略在减少MMC开关损耗的工程应用研究中具有重要意义。