基于模块化多电平换流器的高压柔性直流输电系统(modular multilevel converter-based high voltage direct current,MMC-HVDC)常采用双极接线方式以提高系统功率输送能力和可靠性。然而目前对于风电场经柔直外送系统的稳定性研究集中...基于模块化多电平换流器的高压柔性直流输电系统(modular multilevel converter-based high voltage direct current,MMC-HVDC)常采用双极接线方式以提高系统功率输送能力和可靠性。然而目前对于风电场经柔直外送系统的稳定性研究集中于单极接线方式,孤岛直驱风电场与采用不同双极协调控制的双极MMC-HVDC互联系统小信号稳定性问题还有待进一步探究。该文首先考虑频率耦合特性、参考系初相位和直流侧耦合特性的影响,分别建立了采用双U/f下垂控制和定U/f-P/Q控制的双极MMC-HVDC系统交流侧等效SISO阻抗模型,并详细分析了金属回线阻抗和双极间功率均分度对交流阻抗特性的影响。接着对比研究了两种协调控制中共有控制环路和特有控制环路对交流侧负电阻特性及互联系统稳定性的影响规律。最后,孤岛直驱风电场经两种双极协调控制下双极MMC-HVDC外送系统Matlab/Simulink时域仿真结果和硬件在环半实物实时仿真实验结果验证了所提出的小信号阻抗模型的精确性和稳定性分析结论的有效性。展开更多
【目的】基于模块化多电平技术的大容量电压源型逆变器(static var generator,SVG),可实现主动构网、无功补偿、谐波抑制、阻抗重塑等多种功能,是支撑新型电力系统构建的重要设备。【方法】对大容量电压源型逆变器在新型电力系统构建中...【目的】基于模块化多电平技术的大容量电压源型逆变器(static var generator,SVG),可实现主动构网、无功补偿、谐波抑制、阻抗重塑等多种功能,是支撑新型电力系统构建的重要设备。【方法】对大容量电压源型逆变器在新型电力系统构建中的关键技术进行了论述。首先,回顾了SVG的发展历程和基本拓扑原理,梳理了SVG与模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)演化转换关系,分析了SVG支撑电网强度的量化评估公式,总结了SVG保障新型电力系统在高比例新能源、高比例电力电子设备接入下安全稳定运行的优势。然后,重点对基于SVG的多源换相换流器(multisource line commutation converter,SLCC)技术、有源滤波器、构网型SVG、储能型SVG等关键技术进行了分析。最后,对SVG在未来新型电力系统中可发挥的关键作用和后续重点研究方向进行了展望。【结果】在未来新型电力系统构建中,大容量SVG在大规模新能源孤岛送出、弱系统电压支撑、广域谐波抑制等方面应用前景广阔。【结论】孤岛新能源下SVG预充电和黑启动、多SVG间协调配合控制等方面有待开展进一步深入研究。展开更多
To understand the operation principle of the modular multilevel converter(MMC)deeply,it is necessary to study the harmonic characteristics of the MMC theoretically.Besides,the analytical harmonic formulas of the MMC a...To understand the operation principle of the modular multilevel converter(MMC)deeply,it is necessary to study the harmonic characteristics of the MMC theoretically.Besides,the analytical harmonic formulas of the MMC are useful in designing the main circuit,reducing the losses and improving the waveform quality.Based on the average switching function and the Fourier series harmonic analysis,this paper deduces the analytical expressions for such electrical quantities as the arm voltage,the arm current,the capacitor voltage,the capacitor current and the circulating current of the MMC.Finally,a digital model of a 21-level MMC-HVDC system is realized in PSCAD/EMTDC.The results of the analytical expressions coincide with the simulation results,which verify the effectiveness and feasibility of the proposed analytical expressions.展开更多
文摘基于模块化多电平换流器的高压柔性直流输电系统(modular multilevel converter-based high voltage direct current,MMC-HVDC)常采用双极接线方式以提高系统功率输送能力和可靠性。然而目前对于风电场经柔直外送系统的稳定性研究集中于单极接线方式,孤岛直驱风电场与采用不同双极协调控制的双极MMC-HVDC互联系统小信号稳定性问题还有待进一步探究。该文首先考虑频率耦合特性、参考系初相位和直流侧耦合特性的影响,分别建立了采用双U/f下垂控制和定U/f-P/Q控制的双极MMC-HVDC系统交流侧等效SISO阻抗模型,并详细分析了金属回线阻抗和双极间功率均分度对交流阻抗特性的影响。接着对比研究了两种协调控制中共有控制环路和特有控制环路对交流侧负电阻特性及互联系统稳定性的影响规律。最后,孤岛直驱风电场经两种双极协调控制下双极MMC-HVDC外送系统Matlab/Simulink时域仿真结果和硬件在环半实物实时仿真实验结果验证了所提出的小信号阻抗模型的精确性和稳定性分析结论的有效性。
文摘【目的】基于模块化多电平技术的大容量电压源型逆变器(static var generator,SVG),可实现主动构网、无功补偿、谐波抑制、阻抗重塑等多种功能,是支撑新型电力系统构建的重要设备。【方法】对大容量电压源型逆变器在新型电力系统构建中的关键技术进行了论述。首先,回顾了SVG的发展历程和基本拓扑原理,梳理了SVG与模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)演化转换关系,分析了SVG支撑电网强度的量化评估公式,总结了SVG保障新型电力系统在高比例新能源、高比例电力电子设备接入下安全稳定运行的优势。然后,重点对基于SVG的多源换相换流器(multisource line commutation converter,SLCC)技术、有源滤波器、构网型SVG、储能型SVG等关键技术进行了分析。最后,对SVG在未来新型电力系统中可发挥的关键作用和后续重点研究方向进行了展望。【结果】在未来新型电力系统构建中,大容量SVG在大规模新能源孤岛送出、弱系统电压支撑、广域谐波抑制等方面应用前景广阔。【结论】孤岛新能源下SVG预充电和黑启动、多SVG间协调配合控制等方面有待开展进一步深入研究。
基金supported by the National High Technology Research and Development Program of China("863" Project)(Grant No.2012AA050205)
文摘To understand the operation principle of the modular multilevel converter(MMC)deeply,it is necessary to study the harmonic characteristics of the MMC theoretically.Besides,the analytical harmonic formulas of the MMC are useful in designing the main circuit,reducing the losses and improving the waveform quality.Based on the average switching function and the Fourier series harmonic analysis,this paper deduces the analytical expressions for such electrical quantities as the arm voltage,the arm current,the capacitor voltage,the capacitor current and the circulating current of the MMC.Finally,a digital model of a 21-level MMC-HVDC system is realized in PSCAD/EMTDC.The results of the analytical expressions coincide with the simulation results,which verify the effectiveness and feasibility of the proposed analytical expressions.
