模块化多电平换流器冗余运行控制策略研究.pdf

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1、第49卷第6期电力电子技术Vo1．49．No．62015年6月PowerElectronicsJune2015模块化多电平换流器冗余运行控制策略研究罗婉韵，黄守道，胡敬伟，朱广辉(1．湖南大学，国家电能变换与控制工程技术研究中心，湖南长沙410082；2．苏州汇川技术有限公司，江苏苏卅I215104；3．湘潭牵引电气设备研究所有限公司，湖南湘潭411101)摘要：冗余子模块(SM)是保证模块化多电平换流器(MMC)正常稳定运行的前提。介绍了MMC含冗余SM的工作原理和数学模型，分析了3种SM冗余保护方案，提出MMC动态冗余运行方

2、案。为抑制SM电容电压波动，提出能量均衡控制及基于电容电压排序算法的调制策略。基于Matlab／Simulink所构建模型的仿真结果表明。动态冗余控制策略可保证冗余SM正常参与工作并保持电容电压稳定，系统整流侧可输出良好的直流电压。关键词：换流器；模块化多电平；冗余控制中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1(300—100X(2015)06--O007-05ResearchonRedundantOperationControlStrategyofModularMultilevelConverterLUOWan-yun，H

3、UANGShou-dao，HUJing·wei，ZHUGuang—hui(1．NationalEngineeringResearchCenterofEnergyConversionandControl，HunanUnwe~ity，Changsha410082，China)Abstract：Theredundantsub-module(SM)istheguaranteeofnormaloperationofmodularmultilevelconverter(MMC)．Thepfinci~eandmathematicmodelof

4、MMCwhichhasredundantSMareintroduced，threeredundancystrategiesofSMareanalyzed．andtheMMCdynamicredundantoperationmethodispresented．Inordertosuppresscapacitancevohagefluctuation，energybalancingcontrolstrategyandanoptimizedmodulationstrategybysortingthecapacitancevoltage

5、sofSMareproposed．ResultsofsimulationmodelbuiltinMatlab／SimulinkshowthattheredundantSMcanworkasnormalSMandkeepcapacitancevoltagestability．Outputvoltageofrectifiersideisverifiedbytheexperiment．Keywords：converter；modularmultilevel；redundantcontrolFoundationProject：Suppo

6、rtedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51377050)；InternationalScien-ceandTechnologyCooperationProgramofChina(No．2011DFA62240)1引言处在备用状态，对SM使用效率有一定影响。MMC由多个SM级联而成，一旦有SM发生故障，会影MMc具有高度模块化结构。易于扩展系统和实响MMC正常工作。从而降低系统运行可靠性。首现冗余控制，输出电压波形良好，广泛应用于柔性先建立MMC冗余结构的数学模型。提出动

7、态冗余直流输电系统(HVDC)[1-2]。但目前对HVDC系统运行控制方法，考虑到SM电容电压平衡，提出能的研究大多集中在MMC数学模型、调制策略、直量均衡控制策略及基于排序优化的改进调制策流电压控制等方面【3-4]．而对于MMCSM冗余保护略。以上策略可使冗余SM保持电容电压稳定，随和冗余运行整体控制的研究相对较少。文献【5】讨时可替换故障状态的SM，避免了投入静态冗余论了SM多种故障情况及可行的保护动作。提出SM前的充电时间，并能使MMC保持对称运行。在原有SM拓扑电路中增加一个新的保护用晶闸管的设计思路，但增加了项目成本。

8、文献【6]参考2MMC冗余结构与数学模型级联H桥多电平换流器的冗余保护，提出适用于典型的三相MMC基本结构由3个相单元并MMC的SM故障冗余保护动作．但冗余SM只能联，每个相单元由上、下两个桥臂构成，n+m冗余结构的MMC每个桥臂有rt+m个SM．其中n个普基金