基于MPC的MMC-HVDC子模块均压控制策略 被引量：1

1

作者 张明光 李波 《电气自动化》 2018年第5期66-69,共4页

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)具有效率高、谐波小、模块化设计和易级联等优点,在高压大容量电能变换领域得到了广泛应用。为提高基于模块化多电平换流器的直流输电系统(MMC-HVDC)运行的动态响应速度,提出了一... 模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)具有效率高、谐波小、模块化设计和易级联等优点,在高压大容量电能变换领域得到了广泛应用。为提高基于模块化多电平换流器的直流输电系统(MMC-HVDC)运行的动态响应速度,提出了一种基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)与改进的子模块均压控制策略相结合的方法,通过预测模型、反馈校正和滚动优化得到最优的电压控制量,克服了传统的内环电流控制器与外环控制器中PI参数整定困难和动态响应慢的问题。最后,在PSCAD-EMTDC软件平台搭建了21电平的MMC-HVDC系统仿真模型。仿真结果验证了控制策略的有效性和可行性。 展开更多

关键词 模型预测 MMC-HVDC 开关频率 子模块均压 滚动优化 排序算法

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考虑子模块均压约束的混合型模块化多电平换流器功率极限分析 被引量：12

2

作者 廖敏 许韦华 +5 位作者 杨杰 李鹏飞 季明晶 鲁晓军 向往 文劲宇 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期17-25,共9页

混合型模块化多电平换流器具备降压运行和不闭锁穿越直流故障的能力,子模块均压约束是其降压运行时对稳态功率运行范围起主要限制的运行约束。从满足子模块均压约束的换流器桥臂电流和桥臂电压的特性出发,分析了混合型模块化多电平换流... 混合型模块化多电平换流器具备降压运行和不闭锁穿越直流故障的能力,子模块均压约束是其降压运行时对稳态功率运行范围起主要限制的运行约束。从满足子模块均压约束的换流器桥臂电流和桥臂电压的特性出发,分析了混合型模块化多电平换流器在降压运行时的功率极限运行范围。提出了快速确定混合型模块化多电平换流器可行功率运行域的计算方法。通过对比解析扫描计算的结果和电磁暂态仿真共同验证了计算方法的准确性和有效性。分析了全桥子模块比例对功率运行极限范围的影响。从功率运行能力的角度提出了全桥子模块最小比例的设计方法。 展开更多

关键词 混合型模块化多电平换流器 模块化多电平换流器 柔性直流输电 功率运行域 子模块均压

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考虑阀塔对地寄生参数的模块化多电平换流器子模块均压特性研究 被引量：6

3

作者 甄帅 范彩云 +1 位作者 洪波 李生林 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期2772-2779,共8页

针对柔性直流输电工程模块化多电平换流器在软启动过程中,采用自然均压策略时出现的桥臂子模块不均压现象进行了分析。在考虑阀塔对地寄生参数的基础上,推导得出子模块电容电压存在差异的理论依据。结合子模块损耗特性,分析子模块等效... 针对柔性直流输电工程模块化多电平换流器在软启动过程中,采用自然均压策略时出现的桥臂子模块不均压现象进行了分析。在考虑阀塔对地寄生参数的基础上,推导得出子模块电容电压存在差异的理论依据。结合子模块损耗特性,分析子模块等效输入阻抗与自然均压状态下子模块电容电压的数学关系,推导得出其数学表达式。并通过该式进一步得出自然均压状态下,子模块电容电压收敛范围及其表达式。最后搭建考虑阀塔对地寄生参数的柔性直流输电系统换流器等效仿真模型,通过仿真验证了其有效性和准确性。所得出的模块化多电平换流器在自然均压状态下,其子模块电容电压收敛范围及其表达式对实际工程设计具有一定指导意义。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 阀塔对地寄生参数 子模块均压特性 均压回路

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储能型MMC低频均压混合控制策略

4

作者 孙浩 徐友 +2 位作者 赵涛 王春霖 李桂璞 《智慧电力》 北大核心 2024年第5期8-15,共8页

针对低频工况下模块化多电平换流器(MMC)子模块电容电压幅值大幅波动问题,提出1种储能型MMC低频均压混合控制策略,将高频注入与储能型MMC超级电容相结合以有效抑制子模块电容电压的波动。首先分析了MMC低频工况下子模块电容电压波动的原... 针对低频工况下模块化多电平换流器(MMC)子模块电容电压幅值大幅波动问题,提出1种储能型MMC低频均压混合控制策略,将高频注入与储能型MMC超级电容相结合以有效抑制子模块电容电压的波动。首先分析了MMC低频工况下子模块电容电压波动的原因;其次阐述了高频注入和储能型MMC2种抑制低频工况下子模块电容电压的方法;然后提出储能型MMC低频均压混合控制策略,并对其环流进行公式推导。该方法相对于高频注入方法可减小桥臂电流及环流,减少器件电流应力及系统损耗,且相对于储能型MMC方法对超级电容的容值要求降低。最后,通过Matlab/Simulink对储能MMC低频均压混合控制策略进行仿真,验证了所提控制策略的有效性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 低频控制 子模块均压控制 环流控制

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模块化多电平中压直流变换器的高可靠自供电架构研究

5

作者 李楚杉 方恒 +3 位作者 龚青苑 李成敏 李武华 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期670-681,I0020,共13页

随着大容量中压直流配电技术的迅速发展,模块化多电平直流变换器受到工业界和学术界的广泛关注。然而,实现高可靠的辅助供电是实现直流变换器在中压直流配电场景中应用的关键技术瓶颈之一。为此,提出一种面向模块化多电平中压直流变换... 随着大容量中压直流配电技术的迅速发展,模块化多电平直流变换器受到工业界和学术界的广泛关注。然而,实现高可靠的辅助供电是实现直流变换器在中压直流配电场景中应用的关键技术瓶颈之一。为此,提出一种面向模块化多电平中压直流变换器的高可靠自供电系统架构。该架构实现主控制器、子模块等辅电系统的中压直联馈电,从而无需额外低压直流电源,并且大幅提升系统启动速度。基于此架构设计,模块化多电平直流变换器的子模块控制器和旁路开关辅助供电均实现3倍冗余,提高系统容错运行的能力。在子模块电容预充电阶段,提出一种基于辅助电源自主控制的子模块电容均压方法,保证模块化多电平直流变换器可靠预充电。最终通过实验验证所提辅助供电系统架构的可行性。 展开更多

关键词 模块化多电平直流变换器 自供电 中压直联馈电 子模块电容均压

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基于附加电平MPC的MMC环流抑制与子模块双重均压控制 被引量：13

6

作者 赵伟 袁至 +1 位作者 王维庆 何山 《智慧电力》 北大核心 2022年第3期57-64,共8页

针对模块化多电平变换器的相间环流与子模块电压波动问题,提出了基于附加电平模型预测控制的环流抑制策略,利用附加的补偿电平实现总子模块数的实时更新,达到环流抑制目的;同时,将相间均压与相内子模块均衡作为子模块的第一重均压控制,... 针对模块化多电平变换器的相间环流与子模块电压波动问题,提出了基于附加电平模型预测控制的环流抑制策略,利用附加的补偿电平实现总子模块数的实时更新,达到环流抑制目的;同时,将相间均压与相内子模块均衡作为子模块的第一重均压控制,再将所投入的子模块电压排序处理构成第二重均压控制。通过分析模块化多电平变换器的桥臂环流与桥臂电压之间的关系以及子模块电压波动的弊端,提出了环流抑制与子模块均压控制策略。最后,在Matlab/Simulink中搭建了31电平的模块化多电平变换器系统仿真模型,验证了所提策略的可行性与有效性。 展开更多

关键词 模块化多电平变换器 模型预测控制 环流抑制 子模块双重均压

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自阻自均压模块化多电平换流器子模块拓扑及控制 被引量：13

7

作者 张建坡 崔涤穹 +1 位作者 田新成 赵成勇 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第18期3917-3926,共10页

基于模块化多电平换流器的高压直流输电需应对直流线路可能短路故障和子模块数量过多带来的电容电压均衡问题。为保证模块之间独立工作为约束条件,该文首先分析全桥拓扑故障抑制机理。然后基于故障钳位电路和开关电容多电平思想,设计一... 基于模块化多电平换流器的高压直流输电需应对直流线路可能短路故障和子模块数量过多带来的电容电压均衡问题。为保证模块之间独立工作为约束条件,该文首先分析全桥拓扑故障抑制机理。然后基于故障钳位电路和开关电容多电平思想,设计一种具有直流故障电流阻断和内部电容电压均衡能力的自阻自均压型子模块拓扑,不仅能满足直流故障电流阻断要求,还将参与排序均衡的电容数量减少一倍。同时研究自阻、自均压拓扑两种不同闭锁模式下直流故障抑制特性、电平输出优先的自均压控制策略以及非闭锁直流故障抑制策略。最后通过PSCADEMTDC仿真模型验证该文所提自阻自均压拓扑直流故障抑制及控制策略的有效性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 直流故障抑制 自阻自均压子模块拓扑 非闭锁抑制

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水路及均压电极布置方式对MMC换流阀阀端间交直流耐压试验的影响研究 被引量：4

8

作者 梁家豪 张朝辉 +5 位作者 胡秋玲 胡四全 韩坤 黄永瑞 李申 梁秉岗 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期123-132,共10页

MMC换流阀阀端间交直流耐压试验时,换流器闭锁,电容电压控制算法未投入使用,因此,子模块的均压特性受系统阻容网络的影响。根据试验录波结果,阀塔层间子模块电压分布规律为顶层和底层高,中间层低,子模块电压先发散,后趋于平衡。经过分... MMC换流阀阀端间交直流耐压试验时,换流器闭锁,电容电压控制算法未投入使用,因此,子模块的均压特性受系统阻容网络的影响。根据试验录波结果,阀塔层间子模块电压分布规律为顶层和底层高,中间层低,子模块电压先发散,后趋于平衡。经过分析得到水路及均压电极布置方式对系统阻容网络有很大的影响,是试验过程中造成层间子模块不均压的主要因素。通过搭建MMC换流阀阀端间交直流耐压试验详细仿真模型,仿真得到层间子模块电压分布规律与试验基本一致,10 s试验最大不均压度为3.9%,3 h试验最大不均压度8.9%。研究结果为MMC子模块的水路及均压电极布置方式提供了可靠支撑,具有重要的借鉴价值。 展开更多

关键词 水路及均压电极布置 MMC子模块 阀端间交直流耐压试验 子模块均压特性

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适于低压系统的MMC均压环流优化控制策略 被引量：2

9

作者 刘述喜 刘雅莉 +1 位作者 陈建宏 陈麒懋 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2022年第8期246-253,共8页

对于低压场合的模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)子模块电容均压以及环流抑制策略,已有研究大多过于冗杂。为此,针对低压场合的MMC,首先分析了子模块电容电压波动与环流机理,基于此对传统的MMC子模块电压均衡控... 对于低压场合的模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)子模块电容均压以及环流抑制策略,已有研究大多过于冗杂。为此,针对低压场合的MMC,首先分析了子模块电容电压波动与环流机理,基于此对传统的MMC子模块电压均衡控制和平均控制形成的双环均压控制策略进行简化改进,形成单环子模块均压控制;设计了无需解耦的基于准比例谐振控制器的环流简化控制。由于子模块电压波动与环流的产生相互影响,因此将两控制方法结合形成综合的MMC均压环流优化控制策略。仿真与实验结果表明:该控制策略能够控制子模块电压,且对环流的抑制效果更佳。 展开更多

关键词 模块化多电平逆变器 载波移相 子模块均压 环流抑制

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混合型MMC降压运行特征及控制策略 被引量：1

10

作者 郑星星 刘航 +2 位作者 徐攀腾 罗宇航 朱博 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2023年第7期1-7,54,共8页

针对由全桥子模块和半桥子模块构成的混合型换流器,重点分析了降压运行情况下可能出现的半桥子模块无法均压问题,提出了一种混合型换流器降压运行控制策略。首先建立了混合型换流器的桥臂电流数学模型并分析了其特征;针对混合型换流器... 针对由全桥子模块和半桥子模块构成的混合型换流器,重点分析了降压运行情况下可能出现的半桥子模块无法均压问题,提出了一种混合型换流器降压运行控制策略。首先建立了混合型换流器的桥臂电流数学模型并分析了其特征;针对混合型换流器在降压运行时可能出现的桥臂电流仅为正或仅为负的情况,利用柔性直流模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)无功控制灵活的特性提出了采用无功补偿的控制策略,实现了桥臂电流的有正有负。最后在PSCAD/EMTDC中建立了柔性直流混合型换流器的模型,仿真结果表明,所提控制策略在直流系统大幅降压运行情况下可保证子模块均压要求,避免直流降压运行过程中出现子模块无法均压的情况。 展开更多

关键词 柔性直流 降压运行 桥臂电流 子模块均压

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具有软开关特性的模块化直流固态变压器控制研究 被引量：1

11

作者 汪泓 孙海翔 季振东 《电器与能效管理技术》 2018年第20期36-43,共8页

模块化直流固态变压器(DC-SST)可以实现不同直流电压等级之间的电气隔离、电压变换和功率传输,在直流配电系统中具有重要的作用。对不同调制策略下DC-SST系统内高频变压器的电压、电流特性和功率传输能力进行了对比分析,验证了准方波调... 模块化直流固态变压器(DC-SST)可以实现不同直流电压等级之间的电气隔离、电压变换和功率传输,在直流配电系统中具有重要的作用。对不同调制策略下DC-SST系统内高频变压器的电压、电流特性和功率传输能力进行了对比分析,验证了准方波调制策略下DC-SST系统能保证高效的电能传输能力。在此基础上,对准方波调制下DC-SST系统的子模块工作模态进行了分析,推导了系统的软开关约束条件,并研究了系统的子模块均压策略和总体控制策略。最后,在MATLAB中对准方波调制下DC-SST系统的控制策略进行仿真并验证其有效性。 展开更多

关键词 直流固态变压器 准方波调制策略 软开关 子模块均压策略

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一种改进均压算法的MMC复合调制策略

12

作者 李登魁 张东 《重庆工商大学学报（自然科学版）》 2020年第5期8-15,共8页

针对最近电平调制策略在电压等级不高且电平数目较少情况下产生的阶梯波在逼近正弦调制波时存在较大拟合误差的问题,提出了一种复合调制策略;首先采集NLM产生的阶梯波与调制信号之间的误差作为阶梯调制信号;然后结合载波调制原理,将阶... 针对最近电平调制策略在电压等级不高且电平数目较少情况下产生的阶梯波在逼近正弦调制波时存在较大拟合误差的问题,提出了一种复合调制策略;首先采集NLM产生的阶梯波与调制信号之间的误差作为阶梯调制信号;然后结合载波调制原理,将阶梯调制信号与幅值相等、相位依次偏移的三角载波信号比较,基于面积等效原理产生一组PWM脉宽调制信号;最后将其与阶梯波信号叠加,最终形成驱动信号;同时改进了传统均压算法来降低系统的开关频率;通过Simulink中搭建的MMC仿真验证,复合调制下既保证了输出电压波形质量,也降低了系统开关损耗和电流总畸变率,而且改进的均压算法对子模块电容电压波动情况能够有效抑制,提高了MMC系统转化效率。 展开更多

关键词 MMC 复合调制 子模块均压控制算法

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模块化多电平换流器电容电压优化平衡控制算法 被引量：49

13

作者 许建中 赵成勇 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期256-261,共6页

介绍了模块化多电平换流器(modularized multilevel converter,MMC)的拓扑结构及其工作原理,针对MMC子模块电容电压平衡问题,提出了一种新型的适用于采用载波移相正弦脉宽调制技术的MMC电容电压优化平衡控制算法,其本质是调整子模块的... 介绍了模块化多电平换流器(modularized multilevel converter,MMC)的拓扑结构及其工作原理,针对MMC子模块电容电压平衡问题,提出了一种新型的适用于采用载波移相正弦脉宽调制技术的MMC电容电压优化平衡控制算法,其本质是调整子模块的导通时间以对其电容电压进行动态调节。分别定义了在系统工作点附近具有相对稳定性的环流抑制系数以及电容均压系数,对子模块调制波进行纵向调整,有效确保MMC子模块电容电压的动态平衡;同时给出了环流抑制系数和电容均压系数的优化目标,以期得到理想的电容电压平衡控制效果。仿真结果验证了所提算法的正确性与有效性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 高压直流输电 正弦脉宽调 制 环流抑制 子模块电容均压

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低频工况下MMC模型预测控制策略 被引量：4

14

作者 张莉 熊永圣 +2 位作者 王连强 康壮 马瑞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期1547-1555,共9页

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在船舶电力推进系统、电力传动以及变频驱动等领域有着广泛的应用前景。然而,MMC在启动或低频运行时,子模块(sub-module,SM)电容电压波动急剧增大,严重危害了MMC系统的安全运行。... 模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在船舶电力推进系统、电力传动以及变频驱动等领域有着广泛的应用前景。然而,MMC在启动或低频运行时,子模块(sub-module,SM)电容电压波动急剧增大,严重危害了MMC系统的安全运行。文中提出一种MMC低频SM电容电压波动抑制的模型预测控制策略。建立含共模电压的电流预测模型及桥臂电压差预测模型,构建统一控制代价函数对参考值与实测值的误差进行评估。在滚动优化中采用2N+1电平输出方式,可为低频MMC的最优控制提供更多的选择自由度。为验证所提控制策略的可行性与有效性,对其进行仿真和实验研究。结果表明,所提的控制策略能有效抑制低频时MMC子模块电压的波动,降低系统输出电流谐波含量,提升MMC系统安全运行能力。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 模型预测控制 低频控制 桥臂电压差控制 子模块均压控制

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面向LCC-HVDC与VSC-HVDC互联的DC-DC接口变换器拓扑与调制策略 被引量：5

15

作者 李琰 刘超 +3 位作者 朱淼 朱凌志 陈阳 蔡旭 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1260-1268,共9页

为实现基于电网换相换流器的LCC-HVDC和基于电压源型换流器的VSC-HVDC之间的直流互联,提出了一种隔离型双MMC结构的互联DC-DC接口及其调制策略。为满足LCC-HVDC与VSC-HVDC在电压等级和工作原理等方面的差异性需求,互联接口在LCC侧采用全... 为实现基于电网换相换流器的LCC-HVDC和基于电压源型换流器的VSC-HVDC之间的直流互联,提出了一种隔离型双MMC结构的互联DC-DC接口及其调制策略。为满足LCC-HVDC与VSC-HVDC在电压等级和工作原理等方面的差异性需求,互联接口在LCC侧采用全桥MMC结构,在VSC侧采用半桥MMC结构,两侧MMC之间通过中频变压器进行功率交换。针对该接口的应用场景,提出了准两电平调制策略及其子模块均压控制策略。接口工作过程分析表明,所提出的调制策略能够稳定传输功率,减小子模块承受的电压应力。对子模块能量交互过程分析表明,所提出子模块均压策略能够合理设置子模块移相角,有效维持子模块电容电压均衡稳定。同时给出仿真与实验结果,证明了所提出的接口及其调制策略的有效性与正确性。 展开更多

关键词 混合直流互联 隔离型DC-DC接口 模块化多电平换流器 准两电平调制 子模块均压策略

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柔性直流输电系统MMC换流阀闭环充电策略 被引量：19

16

作者 张浩 刘欣和 +4 位作者 王先为 杨美娟 行登江 姚为正 吴金龙 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期134-142,共9页

随着柔性直流输电系统的快速发展与广泛应用,其启动工况愈发具有多样性,MMC换流阀传统开环充电策略需要综合考虑系统状态变量进行参数配置,且配置难度大。由此提出了通用性的换流阀闭环充电控制策略,无需检测系统状态即能将子模块稳态... 随着柔性直流输电系统的快速发展与广泛应用,其启动工况愈发具有多样性,MMC换流阀传统开环充电策略需要综合考虑系统状态变量进行参数配置,且配置难度大。由此提出了通用性的换流阀闭环充电控制策略,无需检测系统状态即能将子模块稳态电压控制在额定值,具有较好的适应性。首先,分析了柔性直流输电系统的三类充电回路及主动均压充电策略。其次,基于子模块特性不一致的均压需求分析,提出了完整的通用性闭环充电策略及对应的柔性直流输电系统的协调启动策略。最后通过PSCAD/EMTDC搭建了三端直流电网模型,仿真验证了闭环充电策略。结果表明闭合充电策略通用于各类换流站的启动充电过程,且可将子模块电压平稳充电至额定值,同时不存在桥臂过流及子模块过压等现象。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 柔性直流输电 直流电网 闭环充电策略 子模块均压 协调启动策略

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基于混合型多电平换流器的柔性直流输电系统 被引量：29

17

作者 胡鹏飞 江道灼 +3 位作者 郭捷 周月宾 林志勇 梁一桥 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期33-38,共6页

针对一种混合型多电平换流器(Hybrid Multilevel Converters,HMC)在柔性直流输电系统(VSC-HVDC)中的应用进行了研究。阐述HMC的电路拓扑和工作原理,从功率角度分析子模块电容电压均衡条件,介绍了换流器的基本控制策略,提出了一种改进控... 针对一种混合型多电平换流器(Hybrid Multilevel Converters,HMC)在柔性直流输电系统(VSC-HVDC)中的应用进行了研究。阐述HMC的电路拓扑和工作原理,从功率角度分析子模块电容电压均衡条件,介绍了换流器的基本控制策略,提出了一种改进控制策略和HMC子模块串的均压控制策略。提出了基于HMC的前馈交叉解耦控制策略,包括有功无功解耦控制器,以及直流侧电压控制器。利用PSCAD/EMTDC建立了基于HMC双端三相35kV,240子模块的VSC-HVDC详细仿真模型,验证了所提出的主电路拓扑和控制策略。 展开更多

关键词 柔性直流输电 混合型多电平换流器 电路拓扑 子模块电容均压控制 前馈交叉解耦

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基于MMC的光伏逆变并网系统仿真研究 被引量：3

18

作者 姜婷婷 《新型工业化》 2018年第3期17-21,39,共6页

针对传统VSC的光伏逆变器光能利用率低、电能质量差的问题,本文提出了一种基于MMC的光伏逆变系统。在光伏系统中,外环采用电压控制,可稳定直流侧电压;内环采用电流控制,可实现无功、有功解耦。并研究了子模块电容均压控制方法和载波移... 针对传统VSC的光伏逆变器光能利用率低、电能质量差的问题,本文提出了一种基于MMC的光伏逆变系统。在光伏系统中,外环采用电压控制,可稳定直流侧电压;内环采用电流控制,可实现无功、有功解耦。并研究了子模块电容均压控制方法和载波移相调制策略。在Matlab/Simulink平台下搭建了基于MMC的光伏并网逆变模型,仿真结果验证了该系统控制的有效性和优越性。 展开更多

关键词 模块化多电平 光伏逆变 双闭环控制 子模块均压

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