中高频模块化多电平换流器死区影响分析

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英文篇名：The Dead Time Effect Analyzation of Modular Multilevel Converter Operating Under Medium or High Frequency 作者：张弢 ; 姚钢 ; 周荔丹 ; 王杰 英文作者：ZHANG Tao;YAO Gang;ZHOU Li-dan;WANG Jie;State Energy Smart Grid R & D Center(Shanghai),Shanghai Jiao Tong University; 关键词：模块化多电平换流器 ; 中高频 ; 死区影响 英文关键词：modular multi-level converter;;medium or high frequency;;dead zone effect 中文刊名：DLDZ 英文刊名：Power Electronics 机构：国家能源智能电网(上海)研发中心(上海交通大学电气工程系); 出版日期：2019-03-20 出版单位：电力电子技术 年：2019 期：v.53;No.316 基金：上海市自然科学基金项目(18ZR1418400);; 高校博士点专项科研基金(20130073110030)~~ 语种：中文; 页：DLDZ201903038 页数：5 CN：03 ISSN：61-1124/TM 分类号：135-139

摘要

中高频运行下的模块化多电平变换器(MMC)死区影响严重。为了消除死区影响,对其进行了分析,提出了一种基于脉宽角选择的控制方法。分析表明,在死区时间内,基于波形合成法的中高频MMC子模块实际输出电压与桥臂电流方向有关,且由于死区密集,导致相单元总电压出现频繁的过压,使得子模块电容电压均值跌落,输出电压基波有效值降低;谐波环流增大,不利于桥臂电抗器的运行。利用优化控制策略消除了死区影响,避免子模块电容电压均值跌落,减小谐波环流。最后,搭建Matlab/Simulink仿真与一台样机对死区影响与控制方法进行验证。结果表明,死区影响的相对大小分别与死区时间与产生死区电平的子模块个数有关。同时,优化控制策略有效地消除了死区影响。
        Modular multilevel converter(MMC) under moderate and medium or high frequency operation has a serious impact.In order to eliminate the influence of the dead zone,a control method based on pulse width selection is proposed.The analysis shows that the actual output voltage of the middle or high frequency MMC sub-module based on the stepped wave modulation is related to the direction of the arm current in the dead time,and the overvoltage of the phase voltage is frequent due to the dead zone.This makes the sub-module capacitance voltage drop,the output voltage fundamental value is reduced and harmonic circulation increases, which is not conducive to the operation of the bridge inductor.Using the optimal control strategy to eliminate the impact of the dead zone,to avoid the sub-module capacitance voltage drop,reduce the harmonic circulation.Finally,the Matlab/Simulink simulation and a MMC prototype are used to verify the dead zone influence and control method.The results show that the relative size of the dead zone is related to the number of sub-modules with the dead time and the dead zone.At the same time,the optimized control method effectively eliminates the effects of dead zones.

引文

[1]杨晓峰,林智钦,郑琼林,等.模块组合多电平变换器的研究综述[J].中国电机工程学报,2013,33(6):1-15.
    [2]赵彪,宋强,刘文华,等.用于柔性直流配电的高频链直流固态变压器[J].中国电机工程学报,2014,34(25):4295-4303.
    [3]宋平岗,李云丰,王立娜,等.死区时间对模块化多电平换流器的影响[J].高电压技术,2014,40(5):1530-1538.
    [4]周月宾,江道灼,胡鹏飞,等.利用均压策略消除MMC死区影响的方法[J].浙江大学学报(工学版),2014,48(4):561-567+574.
    [5]李程昊,谢竹君,林卫星,等.中高频模块化多电平换流器阀损耗的精确计算方法与分析平台[J].中国电机工程学报,2015,35(17):4361-4370.
    [6]李勇,麦瑞坤,陆立文,等.一种采用级联型多电平技术的IPT系统谐波消除与功率调节方法[J].中国电机工程学报,2015,35(20):5278-5285.