模块化多电平换流器的环流抑制方法研究

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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。

模块化多电平换流器(MMC)原理简介方案

4、MMC控制策略
【总体控制功能设计】外环控制器：换流器1作为从站，换流器2作为主站，高压直流电压（额定极间电压 20 kV）由换流器1从站负责控制，两站之间的有功功率可以反转，两站各自的无功功率控制相互独立。换流器1为直流电压环+无功功率给定；换流器2为有功功率给定+无功功率给定；
5、MMC功率模块均压控制
为了保持磁通为常数，调频时应同时调压，使 U/F=C, 变频调速系统常被称为变压变频（VVVF）调速系统
(Variable voltage,variable frequnecy)
35
3 异步电动机的调速
变频调速
n

n0(1
s
)

60 f1 p
(1
s
)
MMC目前的技术能力能够满足：在1-50Hz变频工况，功率单元按照
2、主回路参数设计
桥臂电感Larm设计
由于交流侧的三相线电压有效值为10 kV，即相电压有效值为5.77 kV。由于直流电压为20 kV，则MMC输出的交流相电压有效值最大为7.07 kV。 ±2.5 Mvar,零功率因数运行时，允许电感上的压降最大为 7.07kV 5.77kV 1.3kV 此时，允许的网侧电感最大值为1.3 kV/(2×50 Hz×π×145A)=28.6 mH。在初始引进技术资料中取值20mH。
3、用途介绍
柔性直流输电
R=0 R=0
110KV侧短路容1000MVA 等效电感 0.0385
0.0385 [H]
rectify e1r Idc
e1l inverter
e1l
e1r
#1 #2
e2r DC1 e2l
#1 #2

基于MMC的PR环流抑制器优化设计

基于MMC的PR环流抑制器优化设计周冠军;宋吉江;王晓晓;牛轶霞【摘要】模块化多电平换流器型高压直流输电系统(MMC-HVDC)各桥臂之间存在一定的环流,直接影响系统的稳定性.为了抑制环流,根据环流中二倍频分量特性,首先建立两相旋转坐标系下MMC的环流数学模型,然后设计能够抑制环流的比例谐振控制器(PR controller),并在此基础上增加桥臂电流反馈环节.最终,在PSCAD/EMTDC环境下搭建21电平MMC系统仿真模型,仿真结果表明,优化了PR控制器的性能,提高了系统的稳定性和环流快速抑制能力.【期刊名称】《曲阜师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(044)004【总页数】4页(P15-18)【关键词】MMC;二倍频谐波;环流抑制;两相旋转坐标系;PR控制器【作者】周冠军;宋吉江;王晓晓;牛轶霞【作者单位】山东理工大学电气与电子工程学院,255049,山东省淄博市;山东理工大学电气与电子工程学院,255049,山东省淄博市;山东理工大学电气与电子工程学院,255049,山东省淄博市;山东理工大学电气与电子工程学院,255049,山东省淄博市【正文语种】中文【中图分类】TM7环流问题一直是MMC输电系统的一个技术难题，通常有两种方式对其控制：一种是增加桥臂电抗和子模块电容，该方法能减小环流幅值，但成本过高；另一种是设计环流抑制器，该方法不仅可以消除环流而且成本低，因此成为环流抑制的最优方法[1-2].关于环流抑制问题的研究，已经取得了一些成果.文献[3-4]提出了一种基于谐波状态空间方法的MMC交流侧小信号阻抗建模方法，通过建立阻抗模型消除环流.文献[5]通过推导故障间的环流状态方程，发现奇次谐波明显增加，并设计了基于二阶广义积分器多谐波提取控制器，通过准PR调节器抑制环流.文献[6]在静止坐标系下设计准PR器控制参数，通过对比参数不同时控制器的幅频、相频特性，分析了准PR控制参数对环流抑制的影响.针对MMC系统中环流问题，本文提出并设计了在旋转坐标系下能够抑制环流的比例谐振控制器，增加桥臂电流反馈环节，优化了控制器的有效性，提高了环流快速抑制的能力.1 环流的产生与特性分析MMC换流器三相对称，以A相为例，图1为A相MMC等效电路图.图1 A相MMC等效电路图如图1所示，由于采用了子模块电容电压均压策略，可以认为单个桥臂电容电压相等.可以求出流过上、下桥臂的瞬时功率为：Ppa(t)=upa(t)ipa(t)=ω0t+φ)](1-ksin ω0t),(1)Pna(t)=una(t)ina(t)=ω0t+φ)](1+ksin ω0t),式中，m为电流调制比；k为电压调制比；ω0为基波角频率；φ为初相角.将式(1)与式(2)分别积分求和得到相单元交流分量：ω0t+φ),(3)式中，Ps为换流器视在功率.将上、下桥臂看成一个整体后，根据式(3)可知相单元总电压必定含有两倍基波频率分量，可以表示为：uk=Uk_DC+Uk_AC=Uk_DC+U2fsin(2ω0+φ),(4)式中，Uk_DC为直流电压分量；U2f为环流二倍频电压峰值.根据以上分析，内部电流idiffk由正常运行的直流电流分量和二倍频负序交流分量两部分组成，直流侧电流在三相间均匀分配大小为Idc/3，而交流分量对应MMC 内部环流，因此abc三相内部电流表示为：(5)式中，I2f为二倍频环流峰值.由式(4)可以看出，三相环流按a-c-b的相序流动，其和为零.环流不仅增加了器件损耗，还会增强电容电压波动，影响系统稳定性[7-10].2 数学模型环流中的二倍频分量具有负序性质且在MMC内部各相之间流动，因此采用dq旋转坐标变换将二倍频分离成两个直流量.设变换矩阵为:,式中，θ=2ω0t.变换矩阵相序为a-c-b.MMC内部电压电流特性方程矩阵形式为：.(7)将式(4)带入式(6),等式两边再同时左乘变换矩阵Tacb/dq后，得：,(8)式中，udiff d和udiff q分别为内部不平衡电压降在旋转坐标系下的dq轴分量；i2fd和i2fq分别为二倍频环流在负序旋转坐标系下的dq轴分量.经过二倍频负序旋转坐标变换，三相时变环流分解为直流分量.根据式(7)得到该旋转坐标系下内部不平衡电压降和二倍频环流的传递函数结构框图如图2所示：图2 MMC内部环流数学模型3 环流抑制分析传统的比例积分(PI)控制器需要对三相电压电流进行解耦，将交流量变成PI控制器可以无差调节的直流量进行控制.而PR控制器可以对相应频率交流分量无差调节，从而进行分相控制，可以忽略三相之间的耦合问题.理想PR控制器传递函数为：,(9)式中，kp为比例增益；ki为谐振增益.GPR(s)在谐振频率ω处有无限大增益，而在其他频点增益衰减，当参考值频率为ω时，输出在幅值和相位两方面完全跟踪参考值，从而达到对交流分量进行无差别控制的目的.理想PR控制器带宽窄，稳定性差，同时电网频率发生波动时，系统开环增益下降.为了增加带宽，提高系统增益，增加截止频率ωc,在实际工程中，ωc取值通常为5-15rad/s，则PR控制器的传递函数为：.(10)在实际工程中，为了降低换流站损耗，通常桥臂电阻很低，可以忽略不计.增加桥臂电流比例反馈环节，在调制环节可以变相提高桥臂电阻，进而提高系统稳定性，控制原理为：,(11)式中，uvir为桥臂电流反馈环节产生的虚拟电压；K为比例系数；ilp为各次环流与直流分量之和，即,(12)式中，idiffk为不同频次桥臂环流分量.优化PR环流抑制控制器如图3所示：图3 优化PR环流抑制器控制环4 仿真分析本文在PSCAD/EMTDC环境下建立21电平MMC直流输电系统模型如图4所示：图4 环流抑制仿真模型系统仿真参数如下：子模块电容为10 mF，子模块电压为25 kV，交流系统电压为380 kV，限流电阻为15 Ω，桥臂电抗值为29 mH，模块采样频率为3kHz，电压调制比为1.(a) A相桥臂内部环流(b) A相上桥臂电流(c) 子模块电容电压(d) MMC交流侧电流图5 MMC系统环流抑制仿真结果图5为MMC系统环流抑制仿真结果，其中在t=8s时加入环流抑制控制.由图(a)可知系统环流得到抑制，峰值降低.由图(b)可知畸变的桥臂电流经过环流抑制后趋于正弦波，电流质量明显提高.由图(c)可知子模块电容电容受到影响，幅值降低，表明该控制器不仅能够抑制环流，而且在一定程度上降低了子模块电容电压波动，提高系统稳定性.由图(d)可知MMC交流电在环流抑制后没有出现畸变，说明该控制器不会影响MMC系统正常运行.5 结语本文从相单元能量波动角度分析了MMC系统中环流产生的机理，根据二倍频分量特性，优化了PR控制器，并增加桥臂电流反馈环节.该策略原理简单，实现方便，提高了环流快速抑制能力和系统稳定性.参考文献：【相关文献】[1] 徐政.柔性直流输电系统[M].北京:机械工业出版社,2012.[2] 张正发.MMC-HVDC控制策略研究[D].济南:山东大学,2017.[3] 吕敬,蔡旭.提高风场柔直并网系统稳定性的控制器参数优化设计[J].中国电机工程学报,2018,38(2):431-443.[4] 胡静.基于MMC的多端直流输电系统控制方法研究[D].北京：华北电力大学, 2013.[5] 李金科,金新民,吴学智,等.无冗余模块的故障环流分析及抑制策略研究[J].电网技术,2016,40(1):32-39.[6] 赵庆玉,余发山,何国锋,等.应用于MMC环流抑制的准PR控制器参数设计[J].可再生能源,2018,36(1):51-56.[7] 阎发友,汤广福,贺之渊,等.一种适用于模块化多电平换流器的新型环流控制[J].电力系统自动化,2014,38(1):104-120.[8] 刘焕,岳伟,张一工,等.基于准比例-谐振控制的MMC-HVDC环流抑制策略[J].电力系统自动化,2015,39(12):146-151.[9] 苑宾,许建中,赵成勇,等.模块化多电平换流器PR环流抑制器优化设计[J].中国电机工程学报,2015,35(10):2567-2575.[10] Li S,Wang X,Yao Z,et al.CirculatingCurrent Control in MMC Under the Unbalanced Voltage[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2013,28(3):1952-1959.。

模块化多电平换流器型直流输电内部环流机理分析_屠卿瑞

高电压技术第36卷第2期2010年2月28日H igh Voltage Engin eering,Vol.36,No.2,Feb.28,2010模块化多电平换流器型直流输电内部环流机理分析屠卿瑞,徐政,郑翔,管敏渊(浙江大学电气工程学院,杭州310027)摘要:模块化多电平换流器型直流输电(M M C-H V DC)是新一代多电平电压源换流器直流输电拓扑,它利用多个子模块串联,并采用特定的触发方式使桥臂电压波形逼近正弦,但其三相间的内部环流使得流过桥臂的正弦电流产生畸变,增大了桥臂电流的峰值,从而提高了对开关器件电流容量的要求。

为研究桥臂环流的计算方法,通过瞬时能量平衡关系,分析了M M C内部环流的产生机理,指出其为2倍基波频率,且为负序性质,并进一步推导了环流大小的解析表达式,为选择桥臂串联电抗器,抑制环流提供了依据。

最后通过PSCA D/EM T DC搭建了21电平M M C-H VDC双端系统模型,并采用了子模块电压均衡控制方法,仿真结果验证了该模型的有效性和环流计算公式的准确性。

关键词:模块化多电平换流器;直流输电;环流;2倍频;负序;电压均衡中图分类号:T M文献标志码:A文章编号:1003-6520(2010)02-0547-06Mechanism Analysis on the Circulating Cu rrent in Modular MultilevelConverter Based HVDCT U Qing-r ui,XU Zheng,ZH ENG Xiang,GUAN M in-yuan (Departm ent of Electr ical Engineering,Zhejiang U niversity,H angzhou310027,China) Abstract:M odular multilevel co nv erter based H V DC(M M C-H V DC)is a new g ener atio n of V SC-H V DC to po lo gy pr oposed by Siemens.Sever al sub modules and specific mo dulat ion ar e applied in a sine wav eform of arm v oltage. Due to the discrepancy of three-phase arm voltag e,circulating current appears amo ng the three-phase unit.T he circulating cur rent distort s the sine arm curr ent and increases its peak v alue,so the requir ements o f curr ent rating incr ease.Based on the co nserv atio n of ener gy,we analyzed the mechanism of circulating curr ent,indicating that it is a neg ative sequenced,fr equency-doubled cur rent.F ur thermor e,the analyt ical ex pression of circulating current w as der ived.So t he basis for select ing series r eact or to damp t he cir culating current w as pro vided.T he mo del o f M M C-HV DC w ith21voltage-lev els w as realized by P SCA D/EM T DC.Simulatio n results sho w a clo se ag reement w ith the calculation results o f circulating cur rents.Key words:mo dula r multilevel co nverter;H V DC;cir culating curr ent;do uble-fr eqency;negat ive sequence;vo ltag e balancing0引言近年来,高压大功率全控型电力电子器件(IG-BT,IGCT)发展迅速,使得基于电压源换流器的高压直流输电系统(VSC-H VDC)越来越得到工业界的青睐。

模块化多电平换流器的技术研究综述_刘恒门

基于分层控制思路的子模块电容均压策略在调制信号的基础上分别二加相间电压平衡控制信号、桥臂电压平衡控制信号以及独立电压平衡控制信号 , 以保证各子模块电容电压在三相之间 , 各相上、下桥臂之间以及各桥臂内部子模块电容平均分配。
基本结构图
因此 , 与
' 等电位 ,
、
`
2 013 年
月
三相上、下桥臂的电感
可以当做并联处理。并且由、式所示规律输出电压 , 。和。可知 ,
电压的调节依靠直流总线电压或移相角 , 动态调节困难且开关次数的多少受电容电压平衡控制影响 , 损耗不一定明显减少。
吕皿甘
【 ` 朋
因此系统故障穿越能力得到提高。基于上述优点 , 有关主要工作是对的研究日渐增多 , 本文的的工作机理加以分析 , 并对目前的
模块化多电平主拓扑结构如图个桥臂构成一个相单元。
所示 , 每个桥臂
由个子模块和一个电抗器串联而成 , 每一相的上下两这种子模块级联拓扑的子模块有全桥和半桥两种结构
式可知 ,
要控制则在假设容电压为一
的直流侧和交流侧是可以独立控制的 , 只
分别按照每相有的输出端可以得到期望的
个子模块 , 则每个子模块的电
, 为保持直流电压稳定 , 由式
同相上、下桥臂应该对称互补投入 , 因此各相上下桥臂在任何时刻投入的子模块总数为如果某一时刻相上桥臂投入子模块为子模块为。 , 则有丐

基于PI控制的MMC—HVDC环流抑制策略

基于PI控制的MMC—HVDC环流抑制策略由于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter，MMC）的三相桥臂相当于并联在直流侧，其三相桥臂的电压不可能完全相等，必然在三相桥臂中产生环流，导致桥臂电流波形发生畸变，影响输出波形，增加系统损耗。

本文分析了环流产生的机理，研究了MMC的环流抑制策略，并在PSCAD/EMTDC软件中搭建21电平的MMC模型进行仿真，结果表明，环流抑制器不仅仅能够对环流有抑制作用，改善电压波形，而且能够一定程度上降低子模块电压波动大小。

标签：MMC；电容电压；环流抑制0 引言随着社会经济的不断发展与电力电子技术的进步，模块化多电平换流器型高压直流输电（MMC-HVDC）作为新一代的直流输电技术[1]，除了具有传统直流输电的特点之外，还具有不存在换相失败、独立控制有功功率和无功功率、谐波含量低、适合构成多端直流输电系统等优点，可广泛应用在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电和异步交流电网互联等领域[2-3]。

但MMC换流器的输出通过子模块电压叠加而成，系统运行时，各个桥臂的电压不可能保持在在一个完全相同的值，使得桥臂不仅含有直流分量，而且存在一定的环流，将会导致桥臂电流发生畸变，影响电容电压的平衡，增加不必要的损耗，因此需要对MMC的环流进行抑制。

1 环流产生的机理MMC由三个相单元组成，每个相单元由N个级联的子模块（Sub module，SM）和一个电抗器LO串联而成的上下两个桥臂单元构成，SM由两个带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管IGBT串联后与一个储能电容器并联组成。

由于MMC换流器的对称结构，以A相为研究对象，将上下桥臂看做一个整体，MMC环流不仅包括直流分量，而且还包括二倍频的交流分量，MMC中三相环流按照a-c-b的顺序流动，并且各相环流之和为零[4]，因此，环流只在MMC内部各相之间来回流动，母线电流中不包含二倍频分量。

《2024年模块组合多电平变换器(MMC)研究》范文

《模块组合多电平变换器（MMC）研究》篇一一、引言随着电力电子技术的快速发展，模块组合多电平变换器（MMC）作为一种新型的电力转换技术，已经引起了广泛的关注。

MMC以其高电压、大功率、高效率等优点，在高压直流输电、风力发电、光伏发电等新能源领域得到了广泛的应用。

本文旨在深入探讨MMC的原理、控制策略及其应用领域，为后续的深入研究提供理论支持。

二、MMC的基本原理MMC是一种采用模块化设计的多电平变换器，其基本原理是通过将多个子模块（SM）串联或并联，形成多个电平的输出电压。

每个子模块通常包括一个全桥或半桥结构，通过控制其开关状态，实现电平的切换。

MMC具有高电压、大功率、低谐波失真等优点，适用于高压直流输电、新能源发电等领域。

三、MMC的控制策略MMC的控制策略主要包括调制策略和环流控制策略。

调制策略决定了子模块的开关状态，从而影响输出电压的电平数和波形质量。

常用的调制策略包括最近电平调制（NLM）和特定谐波消除调制（SHEM）等。

环流控制策略则是为了抑制环流（即相邻子模块之间的电流波动），以保证MMC的稳定运行。

常用的环流控制策略包括有源和无源环流控制器等。

四、MMC的应用领域MMC的应用领域十分广泛，主要包括高压直流输电、新能源发电等。

在高压直流输电领域，MMC可以用于实现大功率、高效率的电能传输，提高电力系统的稳定性和可靠性。

在新能源发电领域，MMC可以用于风力发电、光伏发电等场合，通过将多个子模块并联，实现高电压、大功率的输出，提高新能源的利用效率。

此外，MMC还可以用于电动汽车充电设施等场合，实现快速充电和高效率的电能转换。

五、MMC的研究现状与展望目前，国内外学者对MMC的研究已经取得了重要的进展。

在理论方面，已经建立了较为完善的MMC数学模型和控制策略体系，为MMC的设计和优化提供了理论支持。

在应用方面，MMC已经在高压直流输电、新能源发电等领域得到了广泛的应用，并取得了显著的经济效益和社会效益。

模块化多电平换流器原理及应用

模块化多电平换流器原理及应用模块化多电平换流器是一种电力电子设备，用于实现多电平电压波形的转换和控制。

它由多个子模块构成，每个子模块负责产生一个电平的电压波形，通过合理的组合和控制，可以实现所需的多电平输出。

本文将介绍模块化多电平换流器的原理和应用。

1. 原理：模块化多电平换流器的原理基于电力电子技术和PWM调制技术。

它采用多个子模块，每个子模块包含一个逆变桥和一个滤波电路。

逆变桥将输入直流电压转换为交流电压，滤波电路对输出波形进行滤波，以得到所需的电平。

通过合理的控制和组合，可以实现多种电平的输出。

2. 应用：模块化多电平换流器在电力系统中有广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域：（1）高压直流输电系统：在高压直流输电系统中，模块化多电平换流器可以实现高效的电压转换和控制，提高输电效率和稳定性。

（2）电动车充电桩：模块化多电平换流器可以用于电动车充电桩中，实现对电动车的快速充电和电压的精确控制。

（3）可再生能源发电系统：在可再生能源发电系统中，模块化多电平换流器可以将不同类型的可再生能源（如太阳能、风能等）转换为交流电并注入电网。

（4）工业电力系统：在工业电力系统中，模块化多电平换流器可以实现对电力负载的精确控制和优化，提高电力系统的稳定性和效率。

3. 优势：模块化多电平换流器相比传统的换流器具有以下优势：（1）高效性：模块化多电平换流器可以实现高效的电压转换和控制，减少能量损耗和系统热量。

（2）灵活性：模块化多电平换流器由多个子模块构成，可以根据实际需求灵活组合和控制，适应不同的电压和功率要求。

（3）可靠性：模块化多电平换流器由多个子模块组成，故障发生时只需替换故障模块，不会影响整个系统的运行。

（4）可扩展性：模块化多电平换流器可以根据需求进行扩展，增加或减少子模块，以适应不同的应用场景。

4. 发展趋势：随着电力电子技术和控制技术的不断发展，模块化多电平换流器在未来有着广阔的发展前景。

以下是一些发展趋势：（1）提高功率密度：随着半导体器件的不断进步，模块化多电平换流器的功率密度将会越来越高，实现更小体积和更高效率的换流器。

基于PIR控制的MMC环流抑制策略

第３５卷第１期２０２１年１月兰州文理学院学报(自然科学版)J o u r n a l o fL a n z h o uU n i v e r s i t y ofA r t s a n dS c i e n c e (N a t u r a l S c i e n c e s )V o l ．３５N o ．１J a n ．２０２１收稿日期:２０２０Ｇ０６Ｇ０４作者简介:吴冬晖(１９９４Ｇ),男,安徽合肥人,在读硕生,研究方向:电气应用及电力系统．E Ｇm a i l :９３４１７９８＠q q．c o m．㊀㊀文章编号:２０９５Ｇ６９９１(２０２１)０１Ｇ００７７Ｇ０５基于P I R 控制的MM C 环流抑制策略吴冬晖(安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽淮南２３２００１)摘要:模块化多电平换流器(MM C )在中高压领域备受关注,由于具有本身高度模块化的结构㊁良好的输出波形及冗余容错控制能力强等特点,在柔性直流输电系统中得到广泛的应用,但是在实际中MM C 的三相电流并不平衡,因为桥臂间有环流的存在,而且会导致系统的损耗增大．本文提出了一种控制策略,该策略在正负序坐标变换下,利用复合电流控制器(H C V C )来改善谐波特性．最后在E M T D C /P S C A D 中搭建了MM C 仿真模型,仿真结果证实了提出的控制策略切实可行．关键词:MM C ;循环电流;坐标变换;H C V C 中图分类号:TM ４６㊀㊀㊀文献标志码:A0㊀引言模块化多电平换流器(M o d u l a r M u l t i l e v e lC o n v e r t e r ,MM C )被认为是多级拓扑中最先进的转换器,而基于MM C 的高压直流输电(H V D C )是一种新的电压源转换器(V S C )技术[１]．模块化多电平换流器被认为是一项突破性技术,它具有可扩展性㊁模块化及电源质量良好和冗余功能．由于其特殊的级联拓扑结构,使得它的输出波形较为平滑㊁开关损耗较小㊁谐波的含量较低,在高压直流输电系统(H V D C )中得到了广泛应用[２]．与两电平电压源换流器(V o l t a ge S o u r c e C o n v e r t e r ,V S C )相比较,MM C 拓扑结构也存在一定的不足,因为相间能量分配不均衡造成其结构内部形成环流,并且桥臂电流会由于畸变,使得换流器内部的损耗变大[３],本文着重研究循环电流的谐波抑制．针对MM C 内部环流问题,提出一种控制策略,包括２倍频㊁负序旋转坐标变换和４倍频㊁正序旋转坐标变换．同时,利用改进的复合电流控制器(H y b r i dC u r r e n tV e c t o r C o n t r o l l e r ,H C V C )来替代P I 控制器和P R 控制器来改善谐波特性．1㊀MMC 的基本原理1.1㊀MMC 的基本结构三相MM C 的主电路结构示意图如图１所示,MM C 结构上共有６个桥臂,每个桥臂都有１个电感L 和N 个级联子模块(S u b ＧM o d u l e,S M ),每一相的上㊁下两个桥臂称为一个相单元[４]．桥臂电感是连接电感的一部分,可以抑制由子模块电容电压波动而造成的相间环流,同时还可有效抑制直流母线在发生短路故障时产生的冲图１㊀MM C 拓扑结构图击电流[５]．MM C 电路是模块化设计,通过控制上㊁下桥臂导通子模块个数可以使得换流器输出近似正弦的多电平波形．1.2㊀MMC 的数学模型由设计要求得MM C 单相等效电路如图２所示,L a r m 是桥臂串联电感,R 是等效桥臂上的损耗．u s j 表示换流器交流侧j 相电压(j ＝a ,b ,c ),u v j 和i v j 分别表示MMC 相单元j 的输出电压和电流,u p j 和u n j ,i n j 和i p j 分别表示MMC 第j 相的桥臂电压和桥臂电流[６]．图２㊀MM C 单相等效电路㊀㊀对第j 相,根据基尔霍夫电压定律列写上㊁下桥臂方程有:u v j ＝U d c ２－u p j －L a r m d i p jd t－R i p j ,(１)u v j ＝－U d c ２＋u n j ＋L a r m d i n jd t ＋R i n j ．(２)将式(１)和(２)分别作和与作差并化简,可得交㊁直流侧的动态数学模型:u v j ＝e j －R ２i v j －L a r m ２ d i v jd t(j ＝a ,b ,c ),(３)L a r m d i z j d t ＋R i z j ＝U d c ２－u p j ＋u n j２(j ＝a ,b ,c )．(４)其中:e j 为第j 相的内部电动势;i z j 为第j 相的内部循环电流[７],其定义方程如式(５)㊁式(６)所示．e j ＝u n j －u p j２,(５)i z j ＝i p j ＋i n j２．(６)图２中j 相电压控制为正弦波(如a 相):u a t ()＝u a m s i n ω０t ()＝k２U d cs i n ω０t ()．(７)式(７)中ω０是电压角频率,u a m 是相电压的峰值．k 在式(８)中定义为电压调制比:k ＝u a mU d c/２(),０ɤk ɤ１．(８)因此,上臂电压和下臂电压可表示为:u p a t ()＝U d c ２－u a t ()＝U d c ２１－k s i n ω０t ()(),u n a t ()＝U d c ２＋u a t ()＝U d c２１＋k s i n ω０t ()()．ìîíïïïï(９)同时,m 定义为电流调制比:m ＝i a m /２i d c/３．(１０)式(１０)中i a m 为a 相线电流的峰值．在稳态状况下,直流i d c 应该在三相中均分．所以桥臂电流可以描述为:i p a t ()＝i d c ３＋１２i a t ()＝i d c ３１＋m s i n ω０t ＋φ()(),i n a t ()＝i d c３－１２i a t ()＝i d c３１－m si n ω０t ＋φ()()．ìîíïïïïïïïïïï(１１)式(１１)中φ是功率因数角,则上臂和下臂的瞬时功率为:P p a t ()＝u p a t ()i p a t ()＝U d c i d c ６１＋m s i n ω０t ＋φ()１－k s i n ω０t ()()(),P n a t ()＝u n a t ()i n a t ()＝U d c i d c ６１－m s i n ω０t ＋φ()１＋k s i n ω０t ()()()．ìîíïïïïïïïï(１２)对式(１２)积分,将上臂和下臂的功率相加,计算a 相瞬时功率的交流分量:W P M (a c )＝W n a (a c )t ()＋W p a (a c )t ()＝U d c i d c /c o s φ６ω０s i n２ω０t ＋φ()．(１３)直流分量为:W P M (d c )＝N１２CU C ２．(１４)理想条件下的i z a 可以表示为:i z a ＝１３I d c ．(１５)但是,桥臂电流中不仅有基波分量,还有２倍频交流分量,若要进一步精确计算环流,则要对式(９)进行修正[８],修正后的表达式如下(以a 相为８７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３５卷例):u p a t ()＝U d c ２１－k s i n ω０t ()()＋U ２f ２s i n２ω０t ＋φ(),u n a t ()＝U d c２１＋k s i n ω０t ()()＋U ２f２s i n２ω０t ＋φ()．ìîíïïïïïïïïïï(１６)U ２f 代表２倍频环流电压的峰值,电压的交流分量是负的[９]．因此相应的桥臂电流在２倍频环流也有一个交流分量,所以桥臂电流应该改为:i pa t ()＝i d c ３１＋m s i n ω０t ＋φ()()＋i ２fc o s２ω０t ＋φ(),i n a t ()＝id c３１－m s i n ω０t ＋φ()()＋i ２fc o s２ω０t ＋φ()．ìîíïïïïïïïï(１７)其中i ２f 是２倍频环流的峰值．然后根据之前的方法计算相单元的功率,并分析结果,相电压还存在４倍频分量,其中还包含一个正序交流分量,根据修正方程可以求其能量．依次类推,可以得出一个结论:环流中的交流部分仅具有偶数次谐波,而６n －４次为负序谐波,６n －２次为正序谐波,６n 次为零序谐波,其中,n ＝１,２,３．谐波等级越高,含量越少．2㊀控制策略选择根据上述对MM C 内部电流机理的公式分析,可以得出二次谐波和四次谐波是循环电流的主要组成部分,高阶是由低阶触发的,因此可以通过消除二次和四次谐波来抑制电路中环流．提出的控制策略如图３所示．图３㊀环流抑制的控制策略㊀㊀控制策略分别由２倍频和４倍频两个部分组成．２倍频要消除的是二次负序谐波,故采用负序旋转坐标变换,４倍频要消除的是四次正序谐波,同理采用的是正序旋转坐标变换．复合电流控制器(H C V C )用P I R 代替P I 控制器来改善谐波特性,消除衍生出来特定的谐波分量,由于２倍频正序旋转坐标变换会将四次正序谐波变成６倍频分量,因此H C V C 可以达到更好的控制效果．参考值i ∗z ２d ＝０,i ∗z ２q ＝０,目的是想要完全消除二次负序分量．P I 控制器的特点是可以实现对直流信号进行无静差跟踪,但不可以消除交流信号,因此会影响控制器的效果．相对地,P R 控制器的特点是可以对交流信号进行无静差跟踪,还可以用来抑制特定低次谐波．因此,采用P I 控制直流分量,P R 控制交流分量,通过混合交直流控制来消除６倍频分量,其谐振点为６ω０,复合电流控制器的传递函数为:G s ()＝k P ＋k I１s ＋k R ２ωC s s ２＋２ωC s ＋６ω０()２．(１８)MMC 的循环电流抑制控制器包括抵消交叉耦合电压的正向控制．最后经过变换,能够得到３种四阶参考值,三相参考值为:U z r e f ＝U z ２r e f ＋U z ４r e f ．(１９)调制波形中使用了环流抑制控制和电压平衡控制的参考信号,MM C 的整体控制结构如图４所示．调制技术采用的是C P S ＧS P WM ,电压平衡控制采用的是平均电压控制加独立电压控制．图４㊀MM C 整体控制框图3㊀仿真与实验结果为了验证本文所设计的控制策略是否有效,在E MT D C /P S C A D 仿真软件中建立了五电平MM C 仿真模型,电路参数如表１所列．９７第１期吴冬晖:基于P I R 控制的MM C 环流抑制策略表１㊀电路参数变量参数值有功功率/k W ８００无功功率/k W ０电网电压/k V ３电网频率/H z５０直流电压k V /６桥臂模块数目６模块电容容量/m F ２．５桥臂电感/mH４交流滤波电感/m ３仿真中使用的是定直流电压㊁定有功功率控制,有功参考值为８００k W．初始工作状态为未投入环流抑制,当t ＝１３s 时,开始对系统投入环流抑制．图５㊀抑制前A相桥臂电流图６㊀抑制后A 相桥臂电流抑制前后的桥臂电流图如图５和图６所示．图５表示未使用控制策略的A 相桥臂电流,图６表示使用控制策略后A 相桥臂电流．抑制前后使用控制策略的相间环流如图７和图８所示．图７表示未使用控制策略的a b 相间的环流,图８表示使用控制策略后a b 相间的环流．抑制前后总谐波畸变率如图９和图１０所示．图９表示抑制前总谐波畸变率(T H D )波形,图１０表示抑制后总谐波畸变率(T H D )波形．根据前后仿真图对比,可以证实该控制策略是确实有效,不仅A 相桥臂电流波形趋于正弦信号,相间的环流也被大大的抑制,总谐波畸变率(T H D )也由４４．６５％大大减小到５．８％．图７㊀抑制前a b相间环流图８㊀抑制后a b相间环流图９㊀抑制前总谐波畸变率(T H D)图１０㊀抑制后总谐波畸变率(T H D )０８㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３５卷4㊀结束语本文从MM C 内部结构出发,分析了桥臂间存在环流的机理,证实了２倍频和４倍频的存在,并得出一个结论．环流仅存在于偶数次谐波,其中以二次谐波和四次谐波最为主要．在前人P I 和P R 控制器分别控制的基础上,设计了基于H C V C 控制器的环流抑制策略,同时对直流和交流信号都能够进行无静差跟踪．通过仿真结果来看,使用H C V C 控制器环流抑制策略的方案是切实可行的．参考文献:[１]薛英林,吴方劼,张涛,等．基于P S C A D /E M T D C 的多端柔性直流输电系统并行仿真计算[J ]．电力建设,２０１６,３７(２):１０Ｇ１７．[２]鲜嘉恒．基于自抗扰控制技术的MM C 控制策略研究[D ]．北京:中国矿业大学,２０１９．[３]苑宾,许建中,赵成勇,等．模块化多电平换流器P R环流抑制器优化设计[J ]．中国电机工程学报,２０１５,３５(１０):２５６７Ｇ２５７５．[４]袁义生,唐喆．MM C 换流器桥臂电感短路故障特性研究[J ]．电力系统及其自动化学报,２０２０,３２(１):７３Ｇ７８,８５．[５]熊岩,赵成勇,许建中．模块化多电平换流器电容电压均衡排序算法综述[J ]．电力工程技术,２０１７,３６(２):１Ｇ８．[６]张臣,叶华,韦凌霄,等．不平衡状态下MM C 双回路环流抑制策略[J ]．电工技术学报,２０１９,３４(９):１９２４Ｇ１９３３．[７]屠卿瑞．模块化多电平换流器型直流输电若干问题研究[D ]．杭州:浙江大学,２０１３．[８]屠卿瑞,徐政,郑翔,等．模块化多电平换流器型直流输电内部环流机理分析[J ]．高电压技术,２０１０,３６(２):５４７Ｇ５５２．[９]朱经纬．模块化多电平变换器控制策略研究[D ]．北京:中国矿业大学,２０１７．[责任编辑:李㊀岚]MM CC i r c u l a t i o nS u p p r e s s i o nS t r a t e g y Ba s e do nP I RC o n t r o l WU D o n gＧh u i (S c h o o l o fE l e c t r i c a l a n d I n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g,A n h u iU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,H u a i n a n２３２００１,A n h u i ,C h i n a )A b s t r a c t :M o d u l a rm u l t i l e v e l c o n v e r t e r (MM C )h a s b e e nw i d e l y u s e d i n t h e f i e l do fm e d i u ma n dh i gh v o l t a g e ．D u e t o i t sh i g h l y m o d u l a rs t r u c t u r e ,i th a s g o o do u t p u tw a v e f o r m a n ds t r o n g r e d u n d a n c yf a u l t Ｇt o l e r a n t c o n t r o l a b i l i t y ,a n dh a sb e e nw i d e l y u s e d i n f l e x i b l ed i r e c t c u r r e n t t r a n s m i s s i o ns ys t e m (V S C ＧH V D C )．I n p r a c t i c e ,t h e t h r e e Ｇph a s e c u r r e n t o fMM C i s n o t b a l a n c e d ,b e c a u s e o f t h e e x i s t e n c e o f c i r c u l a t i o nb e t w e e n t h eb r i d g ea r m s ,w h i c hw i l l i n c r e a s e t h e l o s so f t h es y s t e m．I nt h i s p a pe r ,a c o n t r o l s t r a t e g y i s p r o p o s e d ,w h i c h a p p l i e s c o m p o s i t e c u r r e n t c o n t r o l l e r (H C V C )t o i m pr o v e h a r m o n Ｇi c c h a r a c t e r i s t i c su n d e r p o s i t i v ea n dn e g a t i v eo r d i n a l c o o r d i n a t et r a n s f o r m a t i o n ．F i n a l l y,t h e MM C s i m u l a t i o n m o d e l i s b u i l t i nE MT D C /P S C A D ,a n d t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s p r o v e t h a t t h e p r o p o s e d c o n Ｇt r o l s t r a t e g yi s f e a s i b l e ．K e y wo r d s :MM C ;c i r c u l a t i n g c u r r e n t ;c o o r d i n a t e t r a n s f o r m a t i o n ;H C V C １８第１期吴冬晖:基于P I R 控制的MM C 环流抑制策略。

mmc二次环流抑制比 -回复

mmc二次环流抑制比-回复MMC二次环流抑制比（MMC secondary circulation damping ratio）是指多电平换流器以及多电平单相逆变器中，通过调节中间直流环节电容的电压来抑制系统中的二次环流的能力。

在该主题的文章中，我将逐步解释MMC二次环流抑制比的概念、作用以及如何进行调节。

第一部分：MMC二次环流的概念和作用（500字）首先，我们需要了解什么是MMC二次环流。

在多电平换流器或多电平单相逆变器中，由于电容电压的不平衡和非对称性，电流可能会在不同的电平间进行二次环流。

这会导致系统能耗的增加、电压不稳定以及其他不良影响。

因此，抑制MMC二次环流是非常重要的。

通过减少二次环流的存在，可以提高系统的效率、稳定性和可靠性。

第二部分：MMC二次环流抑制比的计算和意义（500字）MMC二次环流抑制比是通过调节中间直流环节电容的电压来实现的。

它是通过以下公式计算得出的：D = (V_h-V_l) / (V_h+V_l)其中，D为MMC二次环流抑制比，V_h为中间直流环节高电平的电压，V_l为中间直流环节低电平的电压。

MMC二次环流抑制比的意义在于其直接反映了环流抑制的能力。

当抑制比接近于1时，表示系统能够有效地抑制二次环流，提高系统的效率和稳定性。

相反，当抑制比接近于0时，表示二次环流无法得到有效减小，可能会导致系统不稳定和能耗增加。

第三部分：MMC二次环流抑制比的调节方法（500字）为了调节MMC二次环流抑制比，我们需要关注中间直流环节电容的电压。

以下是几种常见的调节方法：1. 控制电容电压：通过控制电容电压的大小，可以改变抑制比。

当电容电压差越大时，抑制比越大，系统的环流抑制能力越强。

因此，可以通过控制电容电压差来调节抑制比。

2. 优化控制策略：通过优化控制策略，可以实现MMC系统中的最佳电容电压分配。

这包括动态调整电容电压、改变PWM脉冲模式等。

通过优化控制策略，可以提高系统的抑制比，并最大限度地减小二次环流。

MMC的相间环流及环流抑制研究

0 引言MMC 由于其高度模块化的优点，可以独立控制每个桥臂的子模块SM，使每个子模块SM 的电压可以独立输出叠加，从而叠加出高电压，无需在多个绕组间叠加变压器，可以容易实现交流侧的四象限运行。

但也正是由于分布式的电容分布，拓扑结构中存在电容悬浮并串联在桥臂中，使电容电压无法时刻保持均衡，当电流经过悬浮电容传递到负载，造成电压波动，三相各桥臂之间产生相间环流，相间环流如果不加控制，将会使桥臂损耗增加，桥臂电流发生畸变，提高了开关器件的额定容量，产生高次谐波分量，严重破坏电流电压质量，但由于相间环流只存在于换流器内部，不能从根本上消除，但可以进行控制，采用合适的控制策略对相间环流进行抑制很有必要。

1 相间环流的产生机理图1所示的是MMC 的等效电路图，换流器的交流侧通过变压器与交流系统相连接，该侧的相电压和电流分别为vjU 和j I （j=a，b，c 下同），s L 为串联在桥臂的电抗器的电感，电阻s R 用来等效为桥臂的损耗，dc U 为直流输入电压，dc I 为输入电流，各子模块的桥臂电压分别用an U 和ap U 表示，其中下标n 和p 分别表示上桥臂和下桥臂，对应的电流分别为anI 和ap I ，其参考方向如图1所示，由图可知，三相MMC 在各相间产生环流，只在三个相单元中流动，与外界无关。

因为MMC 换流器的各相单元是对称的，以A 相为例分析，图2是简化后的MMC 等效电路图，其中aira I 是A 相中流过的环流大小，由图2容易看出：图1 MMC 的等效电路图图2 MMC 单相简化电路图This paper mainly studies the generation principle and suppression strategy of circulating current.Keywords: modular multilevel converter; circulating current suppression; control strategy47j e =2njpjU U − （6）不平衡压降就是不平衡电流sj I 在桥臂的电抗和电阻上产生的压降，根据KVL 可知，不平衡压降为：cirjcirj armarm cirj di U =L +R i dt（7）不平衡电流作为内部的补偿电流用来抑制环流的大小，桥臂上的二倍频电压大小和阻抗上的电压的极性相反，因此为消除二倍频分量，可以在不平衡电流上加上一个修正分量，用于抵消环流中产生的励磁电压。