摘要：模块化多电平矩阵变换器M3C(modular multilevel matrix converter)是一种可以实现直接三相交-交变换的多电平拓扑,在大功率、中高压的电力传输或者电机牵引领域有着广阔的应用前景,但M3C变换器包含9个桥臂,模块数目众多,直接控制困难,传统控制系统的设计方法难以适用。因此,首先从双αβ0解耦变换出发,推导了M3C交流侧解耦模型和直流侧方程,并以此为基础提出了一种改进的电容电压平衡策略,以简化控制器设计,减小控制误差。然后分别给出了总电容电压和桥臂间电容电压平衡的控制方法,着重阐述通过控制环流注入改变桥臂功率的直流项,进而补偿电容电压直流偏置,并推导了环流参考的表达式。最后仿真模型和实验结果均验证了所提方法的有效性。

摘要：模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是一种应用于高压大功率领域的交交变换器拓扑。现有的多环控制方案需要调整的参数较多,并且没有严格的稳定性证明,不能保证闭环系统全局稳定。为此,建立了三相静止坐标系下M3C系统的状态空间模型,并应用Lyapunov稳定性理论设计了状态误差反馈控制算法,可保证系统的全局渐近稳定,参数调整简单,控制性能良好。最后,仿真和实验结果验证了所设计的M3C控制策略的性能。

摘要：基于模块化多电平矩阵变换器(M3C)的柔性低频输电系统,其在远距离大容量输电、城市电网和海上风电送出等领域具有较大的应用潜力,近年来得到了广泛关注。目前对该系统启动控制策略的研究还较少,为此文中对该领域开展相关研究。首先对柔性低频输电系统结构和M3C基本原理进行研究,分析出了启动过程中将会面临的问题。然后结合全桥子模块特点为M3C设计合理的充电策略,并以双端M3C柔性低频输电系统为对象设计合理的启动逻辑,确保启动过程中低频断路器无冲击合闸并实现站间无扰动连接,同时在M3C解锁及低频电压建立过程中降低电流冲击。最后通过在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建仿真模型进行仿真研究,验证了所提启动控制策略的正确性和可行性。文中所提启动控制策略安全、可靠且易实现,具有较高的工程应用价值。

摘要：为了解决逐年增加的可再生能源发电与负荷分散集成导致的配电网功率倒灌以及电能质量问题,提出一种基于低频中压交流(low-frequency medium-voltage alternating current,LF-MVac)互联的网格化混合微电网结构,所提结构在能够实现潮流调控的基础上,还具备灵活组网能力及能更好地利用现有基础设施等优势。此外,设计了一种隔离型模块化多电平矩阵变换器(isolated modular multilevel matrix converter,I-M3C),给出了其拓扑与调制策略,建立了I-M3C平均电路模型,设计了基于双dq坐标变换的I-M3C控制策略,实现了中压交流(medium-voltage alternating current,MVac)、LF-MVac以及低压直流(low-voltage direct current,LVdc)3个端口之间的能量转换。最后,搭建了基于LF-MVac互联的网格化混合微电网仿真平台,证明了所提关键装备的有效性及相关理论分析的正确性。

摘要：基于模块化多电平矩阵变换器(M3C)的柔性低频输电系统(LFTS)具备低频侧两相运行能力,但其控制策略需特殊设计。文中首先介绍了双端柔性LFTS的基本情况及两相运行的基本要求,给出基于工、低频侧输入解耦及桥臂环流控制的M3C数学模型。为实现低频侧不对称运行条件下桥臂子模块电容电压的均衡,提出M3C桥臂功率再平衡的双重低频环流控制法。然后,分别给出两相运行条件下V/f站和PQ站的低频侧输入电流控制策略,并在静止坐标系统通过对9个桥臂电流的完全独立控制实现两个站M3C的控制。最后,在实时数字仿真系统中搭建双端柔性LFTS仿真模型,分别对稳态、动态及交流系统不对称故障等典型工况进行仿真测试。仿真测试结果表明,所提控制策略可有效实现双端柔性LFTS的低频侧两相运行要求。

摘要：研究工/低频电网互联下双端口模块化多电平矩阵变换器的特性是实现变换系统轻型化设计的基础,同时也为变换器参数选定提供理论依据。首先分析了工/低频系统和变换器电压电流之间的关系,揭示了电容电压波动产生的机理;其次根据工/低频功率耦合下模块电容电压波动量提出电容值计算公式,指出电容的选定与工/低频系统电压幅值比、频率以及功率因数有着密不可分的联系;最后从经济性角度分析了工/低频系统电压幅值比以及频率对模块电容电压的影响,再从变换器稳定运行角度,探索两端系统功率因数与模块电容之间的关系。仿真计算验证了上述理论分析的正确性,分析结果可为实际工程中电容值的选取以及换流系统的设计提供理论基础。

摘要：近年来,基于全桥功率模组的模块化多电平矩阵变换器(M3C)的海上风电低频输电系统(LFTS)发展迅速,具有广阔的应用前景。为保障电网的安全运行以及降低海缆的过压风险,经LFTS并网的风电机组必须具备故障穿越能力。研究风电机组经LFTS并网时的故障穿越能力,针对工频系统故障导致M3C传输有功受限,使得工频、低频系统功率不平衡,造成低频系统过电压问题,设计了一种基于多绕组移相变压器的宽频宽压电源系统(宽频电源)。当工频系统故障引起M3C闭锁时,通过宽频电源接管低频侧电压控制,实现风电并网系统故障穿越。搭建了35 kV/11 MW海上风电系统的PSCAD模型,仿真实验结果表明了所提方法的正确性,具有良好的LFTS工程应用前景。