模块化多电平

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： 对模块化多电平电池储能系统的相间环流进行了研究,根据能量平衡关系推导出子模块电流表达式,得到了相簇总电压随电流的波动规律。结合仿真,计算出由子模块直流侧电压二倍频波动所产生的二倍频环流。分析指出上、下桥臂参数不一致将造成相间工频环流,而驱动信号不一致性和开关器件参数不一致性两个因素对相间环流影响不大。试验平台的测试结果验证了分析的正确性。

摘要： 为解决电气化铁路中的负序问题、电分相问题和再生制动能量回收问题,研究一种储能型同相供电系统。其采用模块化多电平变流器(MMC)作为同相补偿装置,以避免基于级联H桥结构的传统系统中存在的占地大和损耗高等问题,并接入储能装置。在分析主电路工作原理和储能型同相补偿装置工作原理的基础上,建立储能型同相供电系统模型;结合牵引负荷特性划分3种工作模式,包括再生制动、削峰和填谷模式,并以相关国标限值为约束,计算各端口参考电流;提出分层协调控制策略,其中端口电流控制协调不同工作模式间的快速动态切换,荷电状态(SOC)均衡控制提高储能容量利用率。算例结果表明:系统在牵引负荷的不同工况下完成了负序的有效补偿,并且通过SOC均衡控制实现再生制动能量的高效利用;与传统系统采用的储能母线接入方式和SOC均衡控制相比,所提出的系统具有可靠性高和控制简单的优点。

摘要： 模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作为一种新型的电压源换流器,被广泛应用于直流输电领域。电容的电压平衡问题在MMC中非常重要,随着MMC子模块个数的增多,电容电压的平衡变得越来越困难。本文提出了一种基于BP-PID的双闭环控制策略,通过控制调制波来控制子模块的工作状态,用于解决MMC子模块电容电压不平衡的问题。本文在Matlab/Simulink中搭建了MMC仿真模型,仿真结果表明:所提出的双闭环控制策略可以有效解决MMC子模块电容电压不平衡的问题,并且该方法不需要进行电容电压排序,在实际应用中更为简单便捷。

摘要： 在海洋科学研究和海洋观测领域中,水下系统的供电方式大多是岸基负高压传输到海底接驳设备.海底接驳设备中的功率变换器将岸基电源的数千伏至十几千伏的直流高压转换成低压375 V供海底设备供电.针对变换器高电压输入、宽电压范围输入及输入输出电压变比大的技术难点,提出了模块化多电平的LLC谐振变换器拓扑结构,文中对变换器进行了模型搭建和电路仿真,并完成了一台40 kW工程样机的设计,最后根据仿真和实验结果验证了模块化多电平谐振变换器工作原理的正确性及可行性.

摘要： 对于柔性直流工程所用的薄膜电容来说,其容量的衰减程度是电容老化和健康状态的重要指标.在回顾典型的电容容量估算方法的前提上,针对模块化多电平拓扑的柔性直流换流阀分析了实际工程中的测量数据所遇到的两种主要误差:采样噪声和同步误差.在此基础上,考虑了最近电平调制的特点,计算了功率模块在每个切除状态下的电容电压平均值和每个投入状态下的桥臂电流积分,利用最小二乘法设计了在线电容容量估算的方案.与其他两种方案的仿真对比表明,所提方法对采样噪声和同步误差敏感度低,算法简单计算量小,适用于实际工程.

摘要： 随着电力系统的发展,三相模块化多电平换流器控制技术日渐趋于成熟,但目前对于单相MMC整流控制策略的研究较少,该文提出了一种基于载波移相控制单相H桥结构,先将静止坐标系下的交流量变换到旋转坐标系下的直流量,再通过电压外环以及电流内环控制生成正弦调制波并将其与三角载波进行比较从而控制子模块的投入和切出,以达到输出直流电压的目地.最终在SIMULINK上的仿真验证了上述控制方法的可行性.

摘要： 在“碳达峰、碳中和”战略下,新能源发电、高压直流输电、电力电子负荷快速发展,新型电力系统呈现高比例新能源和高比例电力电子设备(简称“双高”)特征。模块化多电平换流器(MMC)因其模块化结构、采用低压器件、低谐波输出、低开关损耗等优势,广泛应用于柔性交直流输电、新能源并网、电力电子变压器等电能变换领域。在此背景下,MMC新型拓扑及其建模与控制,基于MMC的柔性交直流输电系统故障机理分析及协调控制策略制定,MMC内部开关器件温升建模、定制化设计及应用,MMC新型运行试验平台搭建及MMC系统检测等众多技术问题亟待解决。

摘要： 随着能源互联网概念的提出,电力电子变换器作为其概念的核心设备,应用愈加广泛,但其发展受到耐压不高、容量较小、成本较高等因素的制约.模块化多电平技术可以很好地解决上述问题,故在传统MMC技术的基础上,该文构思了一种基于MMC的多端口变换器的拓扑结构,通过额外添加一个SM子模块,在此基础上对其原理与性能特点进一步描述.通过对传统MMC子模块与额外添加的子模块分别控制,实现输出直流电压与高频交流电压的目的.首先对于多端口MMC拓扑结构进行了参数的计算与设计,随后通过Matlab软件搭建了多端口的模型,最后通过控制策略进行了仿真模拟实验,阐述了其可行性.

摘要： 介绍利用VSC构成高压直流输电需要考虑的主要因素，以及模块化多电平换流器技术在高压直流输电系统中应用，推导了模块化多电平柔性直流控制数学模型，在此基础上提出一种适用于模块化多电平结构换流器的柔性直流系统中控制策略，利用动模试验系统对该控制策略进行验证，并给出模拟试验结果。试验结果表明，提出的控制策略对柔性直流系统稳定运行有帮助作用，并且能够满足柔性直流基本的控制功能方面的要求。

摘要： 随着现代科学技术的发展，越来越多的依赖于计算机和微处理器的电气设备投入使用，这些设备对电能质量十分敏感，短暂的供电中断或电压跌落都将影响这些设备的正常工作。目前，对电能质量问题的研究中，电压跌落和瞬时供电中断被认为是影响用电设备正常、安全运行的最严重的动态电能质量问题。rn 针对电压跌落问题，目前主要的解决方法是在电力系统侧、在用电设备本身或在系统和用电设备之间加装基于电力电子技术的动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer，DVR)。动态电压恢复器是一种经济、有效的电力装置，他能通过输出特定幅值和特定相位的电压来补偿故障电压和正常电压之差，维持负载侧电压的稳定，从而保证敏感性负荷的正常运行。逆变器是DVR的重要组成部分，逆变器的选择直接影响着动态电压补偿器的性能。rn 目前动态电压恢复器所用的逆变器多为两电平结构，电路结构和控制方式比较简单，但是开关频率高，输出谐波量大，不适用高压、大容量的场合。为了提高DVR的容量和电压，可以采用多电平逆变器。在相同的基波输出下，相比于两电平结构，多电平结构具有开关频率低、元件应力小、开关损耗低、输出谐波小的优点，具有良好的应用前景。rn 本文提出了一种新型模块化多电平动态电压补偿器(Modular Multilevel Dynamic Voltage Restorer，MM-DVR)，对其拓扑结构和工作原理进行了分析，阐述了最小电压补偿策略和瞬时电压dq 分解电压暂降检测法的原理，分析了最近电平逼近调制方式在动态电压恢复器应用中的优势，并通过在PSCAD/EMTDC环境下搭建的仿真模型对模块化多电平动态电压恢复器的工作特性和补偿效果进行了验证。

摘要： 模块化多电平(MMC)柔性直流输电(VSC-HVDC)实时仿真是当前国内外大功率电力电子研究领域重点和难点之一。本文在介绍分析MMC柔性直流输电RTDS仿真技术的基础上,建立了基于内部控制的MMC VSC-HVDC仿真模型,并对其运行和故障特性进行研究分析。同时,建立了采用实际控制装置的MMC VSC-HVDC仿真测试系统,试验结果表明,MMC控制系统能有效控制子模块电容电压平衡,DQ分量独立控制性能良好。

摘要： 模块化多电平每相由多个子模块级联构成,其中每个子模块包括2个IGBT和一个直流电容,而子模块电容电压的均衡对MMC的稳定运行至关重要。本文介绍了一种基于子模块电容电压瞬时值和桥臂电流方向的简化均压策略。并搭建了单相5电平仿真模型和样机,实验和仿真验证了所述均压策略的有效性。

摘要： VSC是VSC-HVDC输电系统中最重要的组成部分。针对目前VSC在高压大功率场合下存在损耗大、直接串联数量巨大并引起可靠性差的问题,提出了一种新型的模块化多电平VSC 拓扑结构。介绍了模块化多电平VSC的工作原理及其结构特点,同时,基于载波移相技术具有良好的谐波特性、等效开关频率高和适用于高压大功率场合等特点,结合模块化多电平换流器拓扑结构,提出了适用于该新型电压源换流器的载波移相技术。应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件对工作原理和调制策略进行了验证。仿真结果表明,采用载波移相技术的模块化多电平VSC 具有良好的输出波形和很小的谐波含量。

摘要： 在中高压大容量场合，广泛应用的串联模块型多电平变流器包括：星形串联H 桥结构，三角形串联H 桥结构和模块化多电平结构（MMC）。模块化设计作为这类变流器的共同点，可以给中高压装置的设计、安装与维护带来极大的便利。在中高压静止无功补偿（STATCOM）应用中，这三类拓扑具有不同的补偿特性和应用范围。本文对这三种拓扑的限制条件进行深入研究，并进行仿真验证。研究结果表明星形串联H 桥采用零序电压注入法可以补偿轻度不对称负载；三角形串联H 桥结构采用零序电流注入法可以在电网正常情况下补偿严重不平衡负载；模块化多电平结构采用环流控制可以在严重不对称电网故障条件下补偿不平衡负载。

摘要： 本文针对南澳示范工程，对柔性直流换流站电气主接线进行分析与研究。对主回路拓扑以及双换流器、单换流器两种不同主接线方式进行分析与比较，研究并确定换流站电气主接线方案，充分考虑换流站建设的可行性、经济性等要求，经过技术经济比较，提出适合本项目的模块化多电平拓扑的单换流器主接线方案，为工程设计提供相应指导。

摘要： 介绍了以电流源换流器、电压源换流器为基础的传统直流输电和常规轻型直流输电，阐述了其基本的技术特点和应用领域。同时介绍了国内外当前最为热点的以模块化多电平换流器为基础的新一代轻型直流输电系统，阐述了模块化多电平换流器的工作原理、基本特性以及应用场合。相关研究表明，以模块多电平换流器为基础的直流输电系统有广阔的应用前景，是未来输电技术的一个重要的研究和发展方向。

摘要： 本文介绍了柔性直流输电控制系统的设计原则，根据直接电流控制原理设计了示范工程换流器控制器和相应的阀控制器。基于工程定位，阐述了示范工程的系统接入、运行方式和控制策略。最后，讨论了示范工程的调试，并根据运行方式的不同测试了示范工程的运行性能。研究表明：示范工程性能优异，控制灵活，工作可靠，满足了设计目标的要求。

摘要： 本文介绍了柔性直流输电控制系统的设计原则，根据直接电流控制原理设计了示范工程换流器控制器和相应的阀控制器。基于工程定位，阐述了示范工程的系统接入、运行方式和控制策略。最后，讨论了示范工程的调试，并根据运行方式的不同测试了示范工程的运行性能。研究表明：示范工程性能优异，控制灵活，工作可靠，满足了设计目标的要求。

摘要： 一种双子模块(18)形成用于模块化多电平换流器(8)的，其中，所述双子模块(18)具有两个互连子模块(19，21)，其中，每个子模块具有：非对称半桥电路(22，32)，所述非对称半桥电路(22，32)具有连接在所述子模块(19，21)的第一和第二端子连接(27，28；37，38)之间的两个并联桥支路(24，26；34，36)，其中，每个桥支路由电力半导体开关(T1，T4；T6，T7)和二极管(D2，D3；D5，D8)的串联电路形成，其中，所述电力半导体开关被分配给反并联续流二极管(D1，D4；D6，D7)，并且具有电容器(23；33)，所述电容器与所述非对称半桥电路(22；32)并联连接在所述模块的所述第一和所述第二端子连接之间。子模块(19，21)通过其AC端子(29，31；39，41)相互连接，形成双子模块(18)。此外，模块化多电平换流器(8)形成包括在其每一个换流器支路(9a‑9f)中的多个这种双子模块(18)。

摘要： 本发明提供一种模块化多电平换流器的子模块，包括压装组件的负接口母线与第一对外母排连接，压装组件的PH接口母线与第二对外母排连接，放电电阻电连接至支撑电容，支撑电容的一个电气接触点通过第一连接母排连接至电抗器的第一电气接口，支撑电容的另一个电气接触点通过第二连接母排连接至压装组件的负接口母线，电抗器的第二电气接口电连接至压装组件的正接口母线，吸收电阻的两个电气接口分别电连接至压装组件与电抗器的第一电气接口，门极电源电连接至压装组件的门驱电源接口。本发明实施例还提供一种模块化多电平换流器，本发明实施例提供的模块化多电平换流器的子模块及模块化多电平换流器的布局合理，集成度高，结构紧凑，以节省空间。

摘要： 一种双子模块(18)形成用于模块化多电平换流器(8)的，其中，所述双子模块(18)具有两个互连子模块(19，21)，其中，每个子模块具有：非对称半桥电路(22，32)，所述非对称半桥电路(22，32)具有连接在所述子模块(19，21)的第一和第二端子连接(27，28；37，38)之间的两个并联桥支路(24，26；34，36)，其中，每个桥支路由电力半导体开关(T1，T4；T6，T7)和二极管(D2，D3；D5，D8)的串联电路形成，其中，所述电力半导体开关被分配给反并联续流二极管(D1，D4；D6，D7)，并且具有电容器(23；33)，所述电容器与所述非对称半桥电路(22；32)并联连接在所述模块的所述第一和所述第二端子连接之间。子模块(19，21)通过其AC端子(29，31；39，41)相互连接，形成双子模块(18)。此外，模块化多电平换流器(8)形成包括在其每一个换流器支路(9a‑9f)中的多个这种双子模块(18)。

摘要： 本发明提供一种模块化多电平换流器的子模块和模块化多电平换流器，其中，该子模块至少包括：功率单元、PWM调制驱动电路、第一直流电容和控制器，其中，所述功率单元的直流输入端与所述子模块的直流输入端连接，所述第一直流电容与所述功率单元并联连接，所述控制器的输出端与所述PWM调制驱动电路的输入端连接，所述PWM调制驱动电路的输出端与所述功率单元的控制端连接。本发明通过采用PWM驱动控制，能够使得在一个开关周期内，功率单元的输出值等于给定值，因而在各子模块中不需要设定均衡控制器，使得模块化多电平换流器的控制结果变得简单，扩展性强。

摘要： 本发明提供一种模块化多电平换流器的子模块，包括压装组件的负接口母线与第一对外母排连接，压装组件的PH接口母线与第二对外母排连接，放电电阻电连接至支撑电容，支撑电容的一个电气接触点通过第一连接母排连接至电抗器的第一电气接口，支撑电容的另一个电气接触点通过第二连接母排连接至压装组件的负接口母线，电抗器的第二电气接口电连接至压装组件的正接口母线，吸收电阻的两个电气接口分别电连接至压装组件与电抗器的第一电气接口，门极电源电连接至压装组件的门驱电源接口。本发明实施例还提供一种模块化多电平换流器，本发明实施例提供的模块化多电平换流器的子模块及模块化多电平换流器的布局合理，集成度高，结构紧凑，以节省空间。

摘要： 本发明提供了一种模块化多电平换流器的接地保护方法及模块化多电平换流器，涉及直流输电技术领域，以在模块化多电平换流器出现接地故障时，对模块化多电平换流器进行保护。其中所述模块化多电平换流器的接地保护方法，在模块化多电平换流器中的至少一个相单元的每个子模块上对应的并联至少一个保护电路，保护电路的一端与子模块的正极连接，保护电路的另一端与子模块的负极连接；当模块化多电平换流器出现接地故障时，控制保护电路导通；当模块化多电平换流器处于正常状态时，控制保护电路断开。本发明提供的模块化多电平换流器的接地保护方法用于对模块化多电平换流器进行保护。

摘要： 基于三电平子模块和两电平子模块的混合型模块化多电平换流器拓扑结构，涉及一种新型的模块化多电平换流器拓扑技术。本发明是为了解决传统模块化多电平换流器电容电压波动幅值大、电容的容量大、功率密度低、所需模块数较多、驱动电机低频工作时电容电压波动大的问题。本发明在传统由两电平子模块组成的模块化多电平换流器拓扑上、下各串联三个三电平子模块，并添加三个两电平的中间子模块。该拓扑输出电压的电平数更多，电容电压波动更小，电容容量更小，所需的子模块数更少，更适合运用于中/高压电机驱动。

摘要： 本实用新型涉及一种模块化多电平换流器子模块及模块化多电平换流器。模块化多电平换流器子模块包括：全桥电路、第一半桥驱动器、第二半桥驱动器、电容支路和旁路开关；旁路开关与全桥电路连接；电容支路与全桥电路并联；全桥电路包括串联的第一半桥功率电路和第二半桥功率电路；第一半桥驱动器与第一半桥功率电路连接；第二半桥驱动器与第二半桥功率电路连接。本实用新型的模块化多电平换流器子模块及模块化多电平换流器，能够输出多电平，并且通过使用耐压规格较低的功率半导体器件，能够减少成本、体积和占地面积，还能够提高电能质量。

摘要： 本实用新型实施方式公开了模块化多电平换流器的子模块单元和和模块化多电平换流器。包括：一或多个的第一子模块，其具有第一输出电压；一或多个的第二子模块，其具有第二输出电压；其中所述第一子模块与所述第二子模块串联，所述第二子模块与所述第一子模块具有相同的电路拓扑结构，所述第二输出电压是所述第一输出电压的N倍，其中N为至少为2的正整数。模块化多电平换流器输出电压更加灵活，而且可以降低子模块的数量。

摘要： 本实用新型涉及一种模块化多电平换流器子模块及模块化多电平换流器。模块化多电平换流器子模块，包括：第一半桥功率半导体器件、第二半桥功率半导体器件、第一半桥驱动器、第二半桥驱动器、母线支撑电容和旁路开关。本实用新型的模块化多电平换流器子模块及模块化多电平换流器，通过使用耐压规格较低的功率半导体器件，能够减少成本，并且没有增加旁路开关和母线支撑电容，也能够减少成本，并且能够减少体积及占地面积。