MMC的子模块电容电压平衡控制.pptx
- 文档编号:70095
- 上传时间:2022-10-02
- 格式:PPTX
- 页数:34
- 大小:3MB
MMC的子模块电容电压平衡控制.pptx
《MMC的子模块电容电压平衡控制.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《MMC的子模块电容电压平衡控制.pptx(34页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
,ZJU,MMC的子模块电容电压平衡控制,2018年7月,234567,内容提要,ZJU,1,问题的提出电容电压平衡控制原理“完全排序法”电容电压平衡策略“按状态排序法”电容电压平衡策略“保持因子法”电容电压平衡策略子模块电容值对电容电压平衡的影响三种电容电压平衡策略的性能比较,ZJU,第1章问题的提出,ZJU,问题的提出
(1),根据前面讲过的MMC稳态特性,子模块电容电压是一个波动量,其除了直流分量外,还包含相当数量的基波、2次谐波和3次谐波分量。
当采用最近电平逼近调制策略时,任何控制时刻计算桥臂需投入的子模块数目时,都需要给出子模块电容电压的数值。
0.01,18.00.00,19.5,20.0,20.5,21.0,21.5,22.0,22.5,23.0,解析计算曲线仿真曲线,压电容电均平块模子,k(,)V,15,0,19.0,200,18.5,400,600,800,1200,1400,解析计算值仿真值,压电容电均平块模子,(,)V1000,0.020.030.041234567891011121314时间(s)谐波次数,问题的提出
(2),ZJU,这里就存在2个问题。
子模块电容电压是随时间变化的,不同控制时刻子模块的电容电压是不同的,应该取子模块电容电压的瞬时值呢还是取其他什么值?
由于各子模块电容在充放电时间、损耗和电容值等方面必然存在差异,因而实际上各子模块的电容电压存在一定的离散性,那么子模块电容电压值该如何取才合适呢?
ZJU,实际工程中的一般做法
(1),ZJU,实际工程中的一般做法
(2),ZJU,第2章电容电压平衡控制原理,ZJU,电容电压平衡控制原理
(1),电容电压平衡控制原理
(2),ZJU,电容电压平衡控制从原理上讲采用的是反馈控制,实际操作上一般基于电容电压值的某种排序方法来实现。
电容电压平衡控制在MMC的整个控制体系中属于阀控层级。
关于子模块电容电压平衡控制已有很多研究,提出了多种平衡控制策略。
这里我们介绍比较典型的3种控制策略。
分别是:
“完全排序法”电容电压平衡策略;“按状态排序法”电容电压平衡策略;“保持因子法”电容电压平衡策略。
ZJU,衡量电容电压平衡控制策略性能的3个指标,1.01,1.03,1.04,18.01.00,18.5,19.0,19.5,20.0,20.5,21.0,21.5,22.0,压电容电块模子,k(,)V,1.02时间(s),电容电压波动率,定义为各子模块中电容电压偏离其额定值的最大偏差与电容电压额定值之比。
电容电压不平衡度,定义为所有时刻各子模块电容电压之间的最大偏差与子模块电容电压额定值之比。
(3)MMC中IGBT管的平均开关频率(Hz)2N,fsw,ave,k1,2N,non,k,为第k个IGBT管在一个工频周期内开通的次数,2N指单桥臂中的IGBT个数。
50,non,k,ZJU,第3章“完全排序法”电容电压平衡策略,ZJU,“完全排序法”的具体实现方法
(1),ZJU,“完全排序法”的具体实现方法
(2),“完全排序法”的具体实现方法(3),在所有N个SM中,投入Non个电压最高的SM,iarm0,是,在所有N个SM中,投入Non个电压最低的SM,否,ZJU接收来自换流器控制层的桥臂子模块投入数目指令Non,ZJU,“完全排序法”的性能展示
(1),采用单端400kV、400MW测试系统和同样的工作点(有功功率350MW和无功功率100Mvar),桥臂子模块数目,N为20,控制周期Tctrl=100,s。
ZJU,“完全排序法”的性能展示
(2),1.00,1.01,1.03,1.04,0,1,1.02时间(s),冲脉发触,从图中可以看出,,T1管的触发脉冲比较密集,说明T1管的开关频率是比较高的。
T1管上的触发脉冲,fsw,ave,1843Hz,“完全排序法”的性能展示(3),从图中可以看出,a相上桥臂20个子模块的电容电压基本上是一致的,其离散度很小;且各子模块电容电压出现较大偏差的时刻都不在电容电压峰值附近,即电容电压之间的偏差几乎不对电容电压波动率构成影响;这是一个令人欣慰的结果,意味着对电容电压之间的偏差要求可以不那么严格。
a相上桥臂20个子模块的电容电压,1.01,1.03,1.04,21.5,21.0,20.5,20.0,19.5,19.0,18.5,18.01.00,22.0,压电容电块模子,)Vk(,1.02时间(s),ZJU,=6.8%,=0.80%,ZJU,第4章“按状态排序法”电容电压平衡策略,ZJU,“按状态排序法”的总体思路,为了减小IGBT的开关次数,降低开关损耗,可以只对需要投入或切除的增量子模块进行电容电压大小的排序。
这种方法的原则是,尽量避免不必要的开关动作。
当需要投入的子模块数目增加时,保持已投入的子模块不再进行切除操作;当需要投入的子模块数目减小时,保持已切除的子模块不再投入。
“按状态排序法”的具体实现方法,计算投入子模块数目的增量Non=Non-Non,old,保持现有触发脉冲,arm,i0,Non0,on,old,在已投入的N个,SM中切除|Non|个电压最高的SM,on,old,在已投入的N个,SM中切除|Non|个电压最低的SM,on,old,在已切除的(N-N),个SM中投入|Non|个电压最高的SM,arm,i0,Non=0,Non0,是,在已切除的(N-,on,old,N)个SM中投入,|Non|个电压最低的SM,否,是,否,m,ZJU开始计算子模块电容电压不平衡度,采用“基于完全排序与整体投入,的电容电压平衡策略”,是,否,“按状态排序法”的性能展示
(1),1.00,1.01,1.03,1.04,0,ZJU1,冲脉发触,1.02时间(s),1.00,1.01,1.03,1.04,0,1,冲脉发触,1.02时间(s),m=5%,m,=2%,fsw,ave,205Hz,fsw,ave,440Hz,ZJU,“按状态排序法”的性能展示
(2),m=5%,m,=2%,1.01,1.03,1.04,18.01.00,18.5,19.0,19.5,20.0,21.0,21.5,22.0,压20.5电容电块模子,k(,)V,1.02时间(s),1.01,1.03,1.04,18.01.00,18.5,19.0,19.5,20.0,20.5,21.521.0,22.0,压电容电块模子,k(,)V,1.02时间(s),=7.5%=2.88%,=7.9%,=5.83%,ZJU,第5章“保持因子法”电容电压平衡策略,ZJU,“保持因子法”的总体思路,ZJU,“保持因子法”的具体实现方法,在所有NN个SSMM中,投入NNonn个按uc,rraannk排序电压最高的SSMM,iarmm0,是,在所有NN个SSMM中,投入Noonn个按ucc,raankk排序电压最低的SSMM,否,接收来自换流器控制层的桥臂子模块投入数目指令Non,子模块状态,Ucmin?
切除,投入,是,否,uc,rank,krank,uc,uc,rank,uc,子模块状态,Ucmax?
否,切除,uc,rank,uc,uc,rank,krank,uc,是,投入,ZJU,“保持因子法”的性能展示
(1),1.00,1.01,1.03,1.04,0,1,冲脉发触,1.02时间(s),1.00,1.01,1.03,1.04,0,1,冲脉发触,1.02时间(s),krank,1.04,krank,1.01,f,sw,ave,371Hz,fsw,ave,125Hz,ZJU,“保持因子法”的性能展示
(2),k,rank,1.01,k,rank,1.04,=9.3%,=4.77%,=1.88%,=7.1%,1.01,1.03,1.04,18.01.00,18.5,19.0,19.5,20.0,20.5,22.0,压电容电块模子,k(,21.521.0)V,1.02时间(s),1.00,1.01,1.03,1.04,18.518.0,19.0,19.5,20.0,20.5,21.521.0,22.0,压电容电块模子,)Vk(,1.02时间(s),ZJU,第6章子模块电容值对电容电压平衡的影响,ZJU,子模块电容值不同时三种电容电压平,衡策略的性能,ZJU,第7章三种电容电压平衡策略的性能比较,ZJU,三种电容电压平衡策略的性能比较,推荐的电容电压平衡策略,ZJU,相比完全排序法,状态排序法和保持因子法都能够大幅度降低开关频率,达到减少开关损耗的目的;在相同等级的开关频率下,状态排序法的电容电压波动率相对较低,而保持因子法的电容电压不平衡度相对较小。
由于电容电压波动率直接影响子模块电容器和子模块功率器件承受的电压水平,对投资成本具有直接的影响;而电容电压不平衡度造成的影响较小。
因此,在相同等级的开关频率下,优先考虑具有较低电容电压波动率的控制策略。
因此推荐采用状态排序法。
ZJU,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- MMC 子模 电容 电压 平衡 控制