• CSCD核心库收录期刊
  • 中文核心期刊
  • 中国科技核心期刊

电力建设 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (5): 40-49.doi: 10.12204/j.issn.1000-7229.2022.05.005

• 直流电网关键装备·栏目主持 宋强副教授、余占清副教授、赵彪副教授· • 上一篇    下一篇

一种适用于中压直流系统的电平多级倍增MMC拓扑及其调制策略

许同1(), 王琛1, 陶建业1, 王毅1, 刘飞2, 王世斌2, 田旭2, 刘联涛2   

  1. 1.新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学),河北省保定市 071003
    2.国网青海省电力公司经济技术研究院,西宁市 810008
  • 收稿日期:2021-11-11 出版日期:2022-05-01 发布日期:2022-04-29
  • 通讯作者: 许同 E-mail:13659293351@163.com
  • 作者简介:王琛(1992),男,博士研究生,工程师,主要研究方向为新能源发电与电力系统、直流电网控制技术等。
    陶建业(1996),男,硕士研究生,主要研究方向为柔性直流输电技术。
    王毅(1977),男,博士后,教授,博士生导师,主要研究方向为柔性直流输电技术、电力电子技术在电力系统中的应用。
    刘飞(1988),男,硕士,高级工程师,主要研究方向为电网规划设计、新能源并网发电技术。
    王世斌(1995),男,学士,工程师,主要研究方向为电网规划设计、新能源并网发电技术。
    田旭(1990),男,学士,工程师,主要研究方向为电力系统规划设计、新能源并网发电。
    刘联涛(1990),男,硕士,工程师,主要研究方向为电网规划设计技术。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(52077079);河北省自然科学基金(E2021502048)

A Level Multiplication MMC Topology and Modulation Strategy for Medium Voltage DC System

XU Tong1(), WANG Chen1, TAO Jianye1, WANG Yi1, LIU Fei2, WANG Shibin2, TIAN Xu2, LIU Liantao2   

  1. 1. State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources(North China Electric Power University), Baoding 071003, Hebei Province, China
    2. Economic and Technical Research Institute of State Grid Qinghai Electric Power Company, Xining 810008, China
  • Received:2021-11-11 Online:2022-05-01 Published:2022-04-29
  • Contact: XU Tong E-mail:13659293351@163.com
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China(52077079);Natural Science Foundation of Hebei Province of China(E2021502048)

摘要:

受到电平数的限制,应用于中压直流系统的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)难以兼顾较低的运行损耗和较高的电压质量。为此,设计了一种电平多级倍增模块化多电平换流器(level multiplication modular multilevel converter,LM-MMC)拓扑及其电平倍增调制(level multiplication modulation,LMM)策略。通过引入具备并联输出非整数电平的B型子模块,LM-MMC的输出电平可实现多级倍增。其次,根据排序结果轮换子模块的工作模式,可以有效均衡电容电压。此外,当LM-MMC拓扑应用LMM策略时,上下桥臂输出电平数目之和恒定,换流器的循环电流较低。最后,仿真模型和物理实验结果表明,适用于LM-MMC拓扑的LMM策略的运行损耗较低,且输出波形质量较高。

关键词: 电平倍增模块化多电平换流器(LM-MMC), 电平倍增调制(LMM), 电压质量, 循环电流, 运行损耗

Abstract:

Since the level number of modular multi-level converters (MMC) used in medium voltage DC systems is small, it is difficult to operate with lower operating losses and higher voltage quality. Thus, a level multiplication MMC (LM-MMC) topology and level multiplication modulation (LMM) strategy is designed. By introducing B-submodules with capability of parallel output non-integer level, the output level of LM-MMC can be multiplicated. Secondly, the operation mode of submodule is rotated according to the sorting result, which can effectively balance the capacitor voltages. In addition, when the LMM strategy is applied to the LM-MMC topology, the sum of output level in the upper and lower arms is constant, and the circulating current of the converter is lower. Finally, according to the simulation and physical experiment results, the operating loss of LMM strategy applied to the LM-MMC topology is lower, and the output waveform quality is higher.

Key words: level multiplication modular multilevel converter(LM-MMC), level multiplication modulation (LMM), voltage quality, circulation current, power loss

中图分类号: