模块化多电平换流器的环流抑制方法研究
PR+虚拟阻抗复合控制的MMC环流抑制策略
上海电力大学学报Journal of Shanghai University of Electric Power第37卷第3期2021年6月Vol.37,No. 3Jun. 2021DOE 10.3969/j.issn.2096 -8299.2021.03.003PR +虚拟阻抗复合控制的MMC 环流抑制策略景旭川，曹以龙，江友华(上海电力大学电子与信息工程学院，上海200090)摘要:为抑制模块化多电平换流器(MMC )内部的环流，提出了一种准比例谐振"PR )控制结合虚拟阻抗的复合环流控制方法&首先分析了 MMC 的拓扑结构以及内部环流产生的原因;其次设计了 PR 控制器，对桥臂环流二倍频谐波进行抑制，设计了虚拟阻抗实现对环流高次谐波的抑制;最后在MATLAB/Simulink 平台上搭建了 五电平MMC 逆变电路模型。
仿真结果表明，所提出的环流抑制策略能有效减小环流的交流波动幅值。
关键词:模块化多电平换流器；环流抑制；准比例谐振控制器；虚拟阻抗中图分类号:TM723；TM464 文献标志码:A 文章编号：2096 -8299(2021)03 -0221 -05Circulation Suppression Strategy of MMC Based onPR + Virteal Impedance Compound ControlENG Xuchuan ，CAO Yilong ，EANG Youhuc(School of Electronics and Information Engineering ，Shanghai LJniversity of Electric Power ，Shanghai 200090，China )Abstract : In order to suppres s the circulating current inside the modular multilevel converter(MMC )，c composite circulating cicrent control method combining quasi-proportioncl resonancc (PR ) control and virtual impedancc ii proposed. The article first analyzes the topological structureof MMC and explains the reasons for tie interncl circulating cicrent. Secondly ，c PR controller irdesigned to suppres s the double -Crequency harmonics of the circulating cicrent of tie bridge arm ，and aviriuaeimpedancei de0igned io 0uppre 0ihehigherharmonic0ofihecircueaiing cu r eni.FinCl a ，c five-level MMC inverter circuit model wcs built on the MATLAB/Simulink platform.Thesimueaiion resueisproved ihaiiheproposed circueaiing cu r enisuppre s ion siraiegy can e f ec-tively reducc tie AC fluctuation amplitude of tie cnculating //Tent•Key worts :modulat multilevel converter ； circulating current suppression ； quasi-proportionclresonancc controller ； virtucl impedancc 模块化多电平变流器(Modulat MultilevelConverters ，MMC )自2002年被提出以来就受到了众多学者的关注。
南京市继续教育专业课2023年智能电网专题讲座
2023年智能电网专题讲座单选题(共5题，每题6分)1、(A)是全球首个提出近零排放建设目标的城市。
正确答案：A、伦敦2、(B)阶段，BIM技术提供了可视化、模拟性、优化性、可出图性等手段，易于早期发现并改正问题，对多种方案进行分析和对比，从而形成最优方案。
正确答案：B、规划设计3、(C)是电动汽车电能补给的重要补充，未来有望趋于标准化、共享化发展。
正确答案：C、换电技术4、在构建新型电力系统中，(A)是核心目标。
正确答案：A、清洁低碳5、目前我国柔性直流输电的国家标准一共有多少项?(D)正确答案：D、176、(B)是并网发电系统进行电能变换的核心，通常采用全桥逆变电路。
正确答案：B、并网逆变器7、在构建新型电力系统中，(A)是核心目标。
正确答案：A、清洁低碳8、氢储能系统的成本大约是在每干瓦(C)左右，远远高于其他的储能方式。
正确答案：C、一万三千元9、(C)是实现数字电网的基础。
正确答案：C、数字技术10、(C)年国务院提出以合同能源管理模式建设分布式电源。
正确答案：C、2015多选题(共8题，每题8分)1、压缩空气储能的主要环节包括(ABCD)。
正确答案：A、压缩环节B、膨胀发电环节C、换热储热回热环节D、储气环节2、微电网指由(ABCDE)等组成的小型供电网络。
正确答案：A、分布式发电B、用电负荷C、监控D、保护E、自动化装置3、国内火电灵活性改造的核心目标是充分响应电力系统的波动性变化，实现(ABC)等目标。
正确答案：A、降低最小出力B、快速启停C、快速升降负荷4、光热发电的关键技术主要有(ABCDE)。
正确答案：A、光热高温集热/储热关键技术和设备B、光热发电建模及运行特C、含光热发电的电力系统优化运行方法D、光热电站优化配置E、光热发电综合效益评估5、光储直柔建筑的特征有哪些?(ABCDE)正确答案：A、高电气化率B、高渗透率建筑光伏C、超低排放近零能耗口D、楼宇智慧能源管理E、设备即插即用6、新型电力系统的建设进程分为(ABC)。
MMC-HVDC基本控制策略研究及改进
MMC-HVDC基本控制策略研究及改进模块化多电平换流器(MMC)作为全控型电压源换流器(VSC)的一种新型拓扑结构,具有开关频率低、波形质量高、可拓展等优点,具有良好的发展前景。
十几年来,MMC-HVDC技术发展飞快,在工程应用领域以及理论研究领域取得了众多的成果,但依然尚有许多研究问题需要解决,如电容电压平衡优化控制问题、控制系统优化设计问题,等等。
本文在总结前人研究成果的基础上,对MMC-HVDC系统基本控制策略展开了深入研究。
本文首先针对MMC-HVDC系统的拓扑结构及其基本工作原理进行了详细分析,建立了MMC换流器的数学模型,阐述了MMC换流器子模块电容器以及桥臂电抗器的选取方法,并就MMC-HVDC系统基本控制策略进行了简单的介绍,为MMC-HVDC系统模型的搭建提供了一定的理论依据。
其次,针对MMC-HVDC系统阀组级控制策略进行了研究,介绍了MMC调制技术,并对CPS-SPWM调制策略进行了重点叙述,对子模块电容电压波动机理与环流产生原理进行了分析,阐述了传统的电容电压均衡控制与环流抑制控制策略,并利用传统电容电压平衡控制的思想设计了改进的均压拓扑,搭建了仿真模型对改进的均压拓扑的有效性进行了仿真验证。
再者,针对MMC-HVDC系统换流站级控制策略进行了研究,根据MMC交流侧数学模型,推导出了基于d-q轴解耦控制的电流内环控制以及功率外环控制,并结合系统级控制和阀组级控制设计了两端有源MMC-HVDC控制系统,在MATLAB/Simulink仿真平台上,搭建了MMC-HVDC系统仿真模型,分别对有功、无功功率的阶跃和反转进行了仿真分析,结果验证了所设基本控制策略的正确性。
最后,为提高MMC-HVDC系统受干扰能力,本文对换流站级控制策略进行了改进,将功率外环控制由开环改进成闭环,同时在功率外环控制的基础上添加交流侧故障控制,在MATLAB/Simulink仿真平台上,搭建了两端有源MMC-HVDC系统仿真分析模型,对采用改进控制策略前后的小扰动工况以及暂态工况运行特性进行了对比分析,结果验证了改进控制策略的有效性。
电网电压不对称时MMC-HVDC精确环流抑制控制
第46卷第12期电力系统保护与控制Vol.46 No.12 2018年6月16日Power System Protection and Control Jun. 16, 2018 DOI: 10.7667/PSPC170838电网电压不对称时MMC-HVDC精确环流抑制控制张磊，范彩云，韩坤，张志刚，司志磊(许继电气股份有限公司，河南 许昌 461000)摘要：基于模块化多电平换流器(MMC)柔性直流输电被认为是最具竞争力的高压直流输电方式。
基于PR控制器的MMC环流抑制策略已经得到广泛应用并能有效降低桥臂各环流分量，但在电网电压不对称时，桥臂环流中零序电流分量将进入直流侧引起直流电压/电流 2 倍频波动，现有控制策略不能很好地对其进行抑制。
并且现有环流控制模型不能完全揭示MMC内部固有特性，这也阻碍了对MMC的进一步的理解和应用。
针对以上两个问题，提出精确的环流控制模型，指出MMC内部环流电气量之间的相互关系。
在此基础上，设计了新的环流抑制策略，在Matlab中搭建了±100 kV/300 MW MMC-HVDC仿真模型。
仿真结果表明所提控制策略能同时降低桥臂环流和直流电压纹波，提高了MMC-HVDC故障穿越能力。
关键词：高压直流输电；模块化多电平换流器；电网电压不对称；直流电压波动；零序环流抑制MMC-HVDC precise circulation suppression control under asymmetrical network voltageZHANG Lei, FAN Caiyun, HAN Kun, ZHANG Zhigang, SI Zhilei(XJ Electric Co., Ltd., Xuchang 461000, China)Abstract: Modular Multi-level Converter (MMC) Flexible DC transmission is considered to be the most competitive HVDC mode. MMC circulation suppression strategy based on the PR controller has been widely used and can effectively reduce the circulation component of bridge arm. However, when the grid voltage is not symmetrical, the zero-sequence current component in the bridge arm current will enter the DC side to cause the DC voltage / current 2 times frequency fluctuation, and the existing control strategy can not suppress it well.And the existing loop control model can not fully reveal the inherent characteristics of MMC, which also hinders the further understanding and application of MMC.Aiming at the above two problems, an accurate circulation control model is proposed, which points out the relationship between the internal circulation electrical quantity of MMC.On this basis, a new circulation suppression strategy is designed, and a ± 100 kV/300 MW MMC-HVDC simulation model is built in Matlab. Simulation results show that the proposed control strategy can both reduce the bridge arm current and DC voltage ripple, and improve the MMC-HVDC fault ride through capability.This work is supported by National 02 Special Foundation of China—Power Grid Equipment Development and Test Platform Construction based on Domestic IGBT (No. 2015ZX02301003).Key words: HVDC transmission; modular multilevel converter; grid voltage symmetry; DC voltage fluctuation; zero sequence loop suppression0 引言基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)高压柔性直流输电技术是以电压源换流器为核心的新一代直流输电技术，是当今世界上电力电子技术应用的制高点。
一种基于准PR控制原理的MMC阀组环流抑制方法
一种基于准PR控制原理的MMC阀组环流抑制方法1 引言随着风电、光伏等分布式能源的广泛应用和智能电网的发展，柔性直流输电技术发展迅速。
从传统的两电平电压源换流器拓扑到中性点钳位(NPC)的三电平拓扑，再到模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，简称MMC)在世界范围内都得到了广泛的研究和试验。
尤其是最近，MMC技术在VSC-HVDC领域有着更大的吸引力。
这种结构能够通过增加子模块数来灵活的适应电压和功率等级，而且MMC能降低开关频率，较大降低系统损耗，电压畸变小，从而不需要滤波器，使得MMC技术的优势非常明显。
2 MMC环流产生原理及控制策略MMC拓扑结构由六个桥臂构成，其中每个桥臂由N个相互连接且结构相同的子模块与一个电抗器L串联构成，上下两个桥臂构成一个相单元。
六个桥臂具有对称性，即各子模块的参数和各桥臂电抗值都是相同的。
其结构如图1所示。
换流器中的单元并联于直流侧母线上，在运行时每个相单元产生的直流电压很难保持严格一致，因此就有环流在三个相单元间流动，MMC的各种控制方法，最终要通过控制三相6个桥臂各自的输出电压upj和unj来实现。
为消除各相上、下桥臂电压和的不一致性，在桥臂电压upj和unj上同时减去一个大小等于ucirj的修正量，就可以抵消两个串联电抗器两端之间的电压，同时可间接控制换流器的内部电流icirj。
由于这种修正是同时加载同相上下两个桥臂上，因此它不会影响MMC的外部特性，即MMC输出的电流电压和电流不会改变。
利用这一特性，设计相应的内部环流抑制控制器（Circulating Current Suppressing Controller，CCSC）。
满足上述环流抑制控制器设计要求时的上、下桥臂电压参考值为式中，I2f为二倍频环流峰值。
综上所述，环流只存在于换流器内部，独立于换流器外部所接电源或负荷。
它是由各相上、下桥臂电压之和彼此不一致引起的，且此环流为二倍频负序性质，它在MMC三相桥臂间流动，对外部交流系统不产生任何影响。
2023年继续教育作业(一)
2023年继续教育作业(一)智能电网单选题（共3题，每题20分）1、在电力系统中，（）是一个基本层，利用它可对电网设备进行实时监测，满足电网故障检测对时间同步、安全性和大规模覆盖的需求，以及变电站远程视频监控对高带宽的需求。
C、5G技术2、（）年后，电能将取代煤炭在终端能源消费中的主导地位。
B、20503、2015年7月，能源局印发（），这是我国正式鼓励微电网商业化应用的标志。
B、《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》4、柔性直流输电工程系统的设计主要方法是（）。
B、电力系统仿真计算5、（）是双碳目标下新型电力系统的新方向。
D、电碳融合多选题（共8题，每题8分）1、我国用电趋势表现为（）。
A、负荷持续增长B、峰谷差持续拉大C、电动汽车与电供暖新型负荷2、新型电力系统的建设进程分为（）。
A、加速转型期B、总体形成期C、巩固完善期3、在新型电力系统建设的巩固完善期，其核心功能定位为（）。
B、全社会绿色转型C、智慧升级4、新型电力系统中电氢协同的应用场景可以分为（）。
B、电源侧C、电网侧D、用户侧5、氢气作为一种工业原料，可以广泛应用于（）等领域。
A、石油B、化工C、冶金D、电子E、医疗6、抽水蓄能按建设类型分为（）。
D、混合抽水蓄能电站E、纯抽水蓄能电站7、虚拟电厂的技术支撑体系包括哪些？（）A、智能计量技术B、先进的电力网络通信C、超强的计算能力D、协调控制技术E、快速仿真和模拟8、氢储能未来主要发展方向包括（）。
B、开发更加轻质化、更高储氢密度的新型储罐C、进一步开发液态储氢和基于材料的储氢等技术，提高储氢效率D、继续寻找高储氢密度、高放氢效率、高氢气浓度的储氢方法判断题（共5题，每题6分）1、环流抑制控制主要是指通过对桥臂调制波的辅助调节来抑制模块化多电平换流器相间环流的控制方法。
正确2、2030年前，煤电的装机和发电量将保持适度的降低的态势。
错误3、Ulleberg等人在挪威Utsira岛开展了世界上第一套离网型风电耦合制氢的工程示范。
模块化多APF并联环流抑制研究
模块化多APF并联环流抑制研究禹华军;金金【摘要】To solve the circulating current problem in the parallel operation system of modular multi-APF,this paper presents a control strategy for inhibition of circulating current in view of the causes of generation of circulating current.Through PI regulation,the coordinated control strategy for positive,negative and zero-sequence can adjust the current of the device so as to eliminate circulating current.The predictive control strategy has a time-advanced characteristic,which can eliminate phase difference caused by signal delay,thus attaining the purpose of eliminating circulating current.Simulation results verify the feasibility and validity of the proposed control strategy.%为研究解决模块化多APF的并联运行系统中的环流问题,根据环流产生的原因,提出了环流抑制的控制策略.正序、负序和零序协调控制的策略能够通过PI调节对装置电流大小进行调节从而消除环流,预测控制策略本身存在的超前特性能够消除信号延迟带来的装置电流相位差异,从而达到消除环流的目的.仿真结果验证了控制策略的可行性和有效性.【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2017(039)001【总页数】4页(P41-44)【关键词】模块化多APF;并联运行;环流电流;正负零序协调控制;预测控制【作者】禹华军;金金【作者单位】上海电气风电设备有限公司,上海200241;上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM761随着现代工业的进步和电力电子技术的发展，各种电力电子装置在社会生产、生活等在各方面的广泛应用所引起的谐波危害也越来越严重[1-2]。
基于模块化多电平逆变器的STATCOM环流抑制策略研究
基于模块化多电平逆变器的STATCOM 环流抑制策略研究冯飞勇邹海荣（上海电机学院电气学院，上海201306）摘要：模块化多电平静止同步补偿器（MMC -STATCOM ）在运行中存在环流问题，它会对系统的运行产生较大负面影响，例如增加功率损耗，降低器件使用寿命等。
针对此问题，首先分析了环流的产生机理，建立了环流模型。
为有效抑制环流的各次谐波，提出了一种基于准比例谐振控制的环流谐波抑制方法。
在MATLAB /Simulink 平台搭建模型进行仿真，结果表明，所提方法能够有效控制环流，降低桥臂电流的畸变程度，有利于减少MMC -STATCOM 功率器件的功率损耗。
关键词：模块化多电平逆变器；静止无功补偿器；环流抑制；准比例谐振控制0引言MMC 以其具有模块化结构，易于规模化生产，易于实现容错控制，采用低压功率器件即可实现高压大功率的输出等优点日益成为中高压领域的研究热点。
MMC -STATCOM 作为新型的动态无功补偿装置便是其中重点的研究方向之一。
与传统的STATCOM 不同，由于级联众多的子模块，而且储能电容分布在不同的子模块中，电压波动比较大，MMC -STATCOM 在稳态运行时各相桥臂间的电压不完全一致，进而导致相间环流的产生。
PI 控制有简单易控的特点，这使其被广泛运用于环流控制当中。
文献[2]提出了一种基于PI 控制器的MMC 环流抑制策略，但是PI 控制难以实现对交流信号的无静差跟踪。
文献[3]提出了一种将重复控制器加PI 控制的嵌入式结构应用于环流抑制的控制方法，可以实现对各次谐波的有效抑制，但是该方法比较复杂，增加了设计难度。
针对PI 控制所存在的不足，本文提出基于准比例谐振控制（准PR ）的环流抑制方法，结合载波移相调制策略，在MATLAB /Simulink 平台进行仿真和实验，验证了这种方法的有效性。
1MMC -STATCOM 的环流产生机理当MMC -STATCOM 正常运行状态时，电路中的各相环流会在桥臂的电感和等效电阻上产生电压降，然而此电压要远远小于桥臂中的电容电压。
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了模块化多电平换流器 电压扩展方便， 直
环流产生的机理提 模块 的
( Modular Multilevel Converter， M M C ) 拓 扑 )2*。该 ， 可以实现有功和 控制， 众多 MMC 用 H V D C 输电 ， 一
+ 7]， 是目前的研究多 ，
电 容 电 压 平 均 值 相 等 [8]。 由 流输出电流、 M M C 相间环流[9]与 率 器 件 开 关 动 作 的 共 同 作
河北省创新协同发展（
#
基金项目： 河北省高等学校科学技术研究项目（
作者简介： 冯志国（ 一 48 —
1993—
ZD2014026);
LJR C 003)
） ， 男， 硕士研究生， 研究方向为电机与电器可靠性检测。
違 机 刹 名 阄
2017,44 (10)
控制与应用技术 I EMCA
用， 子模块电容电压中会包含明显的基频与二倍 频波动。本文通过分析二倍频负序环流产生的原 ， 阐述了抑制二倍频环流的 控制器。 ， 并设计了环流
( Key Laboratory of Electrical and Electrical Reliability， School of Electrical Engineering，
Hebei University of Technology ， Tianjin 300130， China )
Abstract: Them odular m ultilevel converter ( M M C) had been widely studied andapplied in the m ediumand highvoltage direct current ( HVDC) transm ission system . The existence of internal circulation w as an im portant phenom enonin M M C . According to the m echanismof M M Ctopology and its internal circulation its three-phase circulation w as divided into 2 D C com ponents based on negative-sequence coordinate transform ation of double fundam ental frequency. Andacirculating current suppressing controller w as designed. The sim ulation results s that the cotrollercouldeffectively suppress the circulation of armcurrent and reduced the distortion of w aveform without negative im pacts onM M Cexternal output A Cvoltage andcurrent.
。
是为模块中器 模块电容电压
多且 不
模块中存在电容，
H V D C )以其
， 在换流器内部产生环流， 了 [3]。环流 是 目 前 M M C 研究的重点， 也是 其 研究学者 了 模块电容电压 化 HVDC
M M C :
研究的
[1]。2001
的
要
一。
多
学 M a q u a d t R .等 拓扑结构模块化 流
的
元总电压
等而产生
的， 仅存在 元中。 将 式 (2)代 入 式 （ 1)得 到 M M C 内部特征方
1 方 法
1. 1 三相
U p + U> + 250 ~d6 _ U dc,(J._ a ， b， c)
⑶
MMC 的工作原理
流电
MMC
对图1 中 流 析得
回路与/ # = 回路应用网孔电
M M C 正常运行时， 交流侧输
压， 直流侧输出恒定的直流电压[ 1 °]。 是上、 下 的电压之和：
的拓扑结构图（ 见 图 1)得 出 ， 换流器直流侧电压
U JP +,
式中： U p— .—
控制与应用技术 I EMCA
老 机 控 别 名 阄 2017! 44 (1 0 )
模块化多电平换流器的环流抑制方法研究
冯志国， 葛曼玲， 陈玉民 ( 河北工业大学电机与电器可靠性省部共建国家重点实验室， 天 津 300130)
摘 要 ： 模 块 化 多 电 平 换 流 器 (M M C) 在 中 高 压 直 流 输 电 中 得 到 了 广 泛 的 研 究 和 应 用 。其 内 部 环 流 的 存 在 是 MMC 的 一 种 重 要 现 象 。在 换， 把换流器内部的 换 的环流
301.2
文献标志码！ A
文 章 编 号 ：1673-6540(2017)10-0048-05
Research on Suppression Metliod of Circulating Current for Modular Multilevel Converter #
FENG Zhiguo， GE Mauling， CHENYumin
MMC 的 拓 扑 结 构 及 其 内 部 环 流 产 生 机 理 的 基 础 上 ， 利用二倍频负序旋转坐
直流 ， 了相应 的 环 流 ， 方 法 。仿 真 结 果 证 明 ， 利用 电流的 ， 同 ： 电流中的环流
环流分解为 控制器可以有效
会 对 MMC 外 部 输 出 的 交 流 电 压 和 电 流 产 生 负 面 影 响 。 关键词！ 模 块 化 多 电 平 换 流 器 "环 流 抑 制 "坐 标 变 换 中图分类号： TM
，
Key words： modular multilevel converter ( MMC )% circulating current suppressing % coordinate transformation
0
引言
高压直流输电（ High Voltage Direct Current， （ 性高等 ， 国 为 国 ： 来 ：