基于分层思想的MMC实验平台设计.pdf

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1、第50卷第3期电力电子技术Vo1．50，No．32016年3月PowerElectronicsMarch2016基于分层思想的MMC实验平台设计项坤，张兴，王付胜，唐瑭(合肥工业大学，电气与自动化工程学院，安徽合肥230009)摘要：模块化多电平换流器(MMC)由于其易扩展、易实现冗余控制及输出谐波含量低等优点，已成为近年来的研究热点。MMC具有大量子模块，从而带来一系列难点：多个控制器之间如何协调运行及高速可靠地通讯。设计了一种分层式控制系统，此系统能减少光纤通道数并且能高速可靠地进行数据通信。基于该分层思想搭建了三相MMC实验平台．实验验证了方案的可行性。关键词：模

2、块化多电平换流器：分层式控制系统：子模块中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2016)03—0082—03DesignofMMCExperimentalPlatformBasedonHierarchicalThinkingXIANGKun，ZHANGXing，WANGFu-sheng，TANGTang(HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Themodularmultilevelconverter(MMC)hasbecomeresearchhotspotrecentlyf

3、oritseasilyextension，easi—lyredundancycontrolandlowoutputharmonic．ThereisalargenumberofsubmodulesinMMCandthiswilbringaseriesofdificultieslikecoordinationproblemsandcommunicationproblemsbetweenmulti—controllers．Ahierarchycontrolsystemisdiscussedtoreducethenumberoffiberbetweenthesubmodules

4、andcontrollers，itcanalsorealizereliablehighspeedcommunication．Three—phaseMMCexperimentalplatformisbuiltbasedonthestrategy．Thevalidityofproposedcontrollerarchitectureisverifiedbyexperimentalresults．Keywords：modularmultilevelconverter：hierarchcontrolsystem；submodules1引言V。，V和一个直流存储电容构成，共有3种

5、运行状态：①投入状态，V导通，V关断，子模块输自从MMCt·】被提出以来，由于其易扩展、易实出电容电压；②切除状态，V。关断，V：导通，子模现冗余控制、输出谐波含量低等优点．己成为近年块输出电压为零；③闭锁状态，V，V：均关断，正常来的研究热点。目前国内外已工程化应用的领域情况下不会出现。主要是高压直流输电．而己在实验室进行的应用研究主要包括：电池储能、光伏发电、电机驱动、电能质量管理等。在工程中，为了达到高压大容量、输出波形质量高等目标，MMC一般需要几十甚至上百个子模回块，这就带来了一系列难点『2】。为解决以上难点．在此设计了基于分层思想的MMC实验平台样机．并通过

6、实验验证了方案的可行性。2MMC原理2．1MMC主电路拓扑及简要分析MMC的主电路拓扑如图1所示。它有6个桥图1MMC拓扑结构Fig．1TopologicalstructureofMMC臂．每个桥臂均由n个子模块及1个限流电抗器串联构成。每个子模块由2个IGBT开关器件2．2MMC工作原理三相MMC其一相等效电路模型如图2所示。定稿日期：20l5—06—16一为桥臂电感，R。为桥臂等效损耗电阻，，，作者简介：项坤(1989一)，男，安徽铜陵人，硕士，研究方i，i珂为上、下桥臂电压、电流，为交流输出相电向为电力电子与电力传动。压，为交流输出电流，为直流母线电压。82基于分

7、层思想的MMC实验平台设计流、直流侧电压、三相输出电压及电流：通过外部接口模块(XINTF)利用总线(数据总线、地址总线、控制总线)的形式与6个桥臂控制器相连．下发桥臂电流极性和调制信号给桥臂控制器．并接受桥臂控制器上传的子模块电容电压值及故障信图2单相MMC等效电路模型号；通过SCI模块与监控站进行通讯。主控制器是Fig．2Equivalentcircuitofsingle—phaseMMC整个MMC系统的运算及控制核心．主要实现MMC的外特性可表示为：MMC的外功率环、内电流环和环流抑制控制，并生成调制信号下发给各个桥臂控制器。主控制