模块化多电平换流器交流侧预充电控制策略分析.pdf

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1、<电气开关>(2016．No．4)73文章编号：1004—289X(2016)04—0073—04模块化多电平换流器交流侧预充电控制策略分析谭久俞，杨洋(东北电力大学电气工程学院，吉林吉林132012)摘要：模块化多电平换流器(MMC)启动过程前必须对子模块中的电容器充电。为保证电容器的可靠充电，在分析MMC拓扑及运行机理的基础上，针对交流侧接有源系统的MMC，提出了包含不控充电过程和可控充电过程的两阶段充电方案。仅利用交流侧有源系统就可使子模块的电容电压满足稳态运行的要求。利用MATLAB／Simulink下搭建的仿真系统验证了所提方案的正确性。关键词：模块化多电平换流

2、器；预充电过程；电容电压；高压直流输电；中图分类号：TM721文献标识码：BAnalysisofMulti-levelModularConverterACSideChargingControlStrategyTAN—yu，YANG(1．SchoolofElectricalEngineering，NortheastDenaliUniversity，Jilin132012)Abstract：Beforethestartupprocessofmodularmuhilevelconvener(MMC)thecapacitorofsub．modulemusttobecharged．

3、Inordertoensurethereliableofcapacitorcharging，consideringthecharacteristicofMMCandtheACsideisconnectedwiththeactivesystem，atwo—stagepre—chargingschemeincludethenotcontrolchargingprocessandthecon—trolledchargingprocesswaspresentedinthisstudy．ThroughtheACsideactivesystemcanmakethecapacitorv

4、oltageofsub·moduleschargeduptothevalueforthesteadystateoperation．SimulationwiththesoftwareMATLAB／Simulinkveri—tiestheefectivenessoftheproposedpre—chargingscheme．Keywords：modularmultilevel；prechargeprocess；capacitorvolatage；HVDCpowertransmission多电平换流器得到了越来越多的关注和研究。模块化1引言多电平换流器由参数完全相同的子模块串联

5、而成，避近年来，随着我国特高压电网的不断建设，可再生免了二电平、三电平换流器的动态均压问题，同时通过能源并网容量的提高，更多远距离大功率设备的接人，控制导通的子模块数量，就可以灵活的改变输出电压高压直流输电技术得到了长足的发展。作为高压直流和功率大小，具有很小的谐波畸变，不需要安装额外的输电的核心元件，电压源换流器也是当今电力电子技滤波器-4J，使其在柔性直流输电领域具有巨大的优术应用领域的研究热点。电压源换流器可以四象限运势。作为MMC正常运行的前提，预充电控制需要快行，有功功率和无功功率独立控制，可以通过改变电流速的将MMC中全部子模块的电容充电至额定电压，方向来时潮

6、流翻转，其应用前景十分广阔¨J。目前，进而建立额定的直流母线电压。工程中应用的大多是两电平或者三电平变流器，这两本文在原有预充电方案的基础上加以改进，针对种变流器受拓扑结构限制，输出特性差，谐波含量大，MMC拓扑结构和子模块中电容充电的特点，提出了一开关损耗较大J，开关频率高，受单个开关器件耐压种无需额外电源且可同时对多个电容充电的两阶段预充电方案，实现了对子模块电容的快速充电。最终通的限制，这些拓扑需要使用大量开关器件直接串联的技术，对个器件开通和关断的一致性、串联器件的均压过仿真验证该预充电方案简单可行，可以将电容电压特性等要求很高J。充到稳态运行时的电压值。由于两电

7、平或三电平换流器的种种缺陷，模块化74《电气开关>(2016．No．4)随着子模块数的增多而加剧。一般来说，实际工程应2MMC工作原理分析用中，子模块控制器从储能电容器上取能，充电前电容三相MMC主电路拓补结构如图1所示，它由六无储能，子模块控制器无法正常工作。为此，我们需要个桥臂组成，每个桥臂都是由Ⅳ个子模块和桥臂电抗对子模块电容进行预充电，使其满足MMC稳态运行LL器L串联组成，上、下桥臂构成一个相单元，每个子模的要求。当MMC的交流侧为有源系统时，可以用交块由两个带反并联二极管的IGBT和一个电容器组流系统对子模块电容进