中国电机工程学报2024,Vol.44Issue(3) :1133-1143,后插23.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.222685

子模块故障下基于变执行频率的MMC功率损耗优化控制

Variable Execution Frequency-based Power Losses Optimization Control for MMCs Under SM Faults

赵纪峰 谷超越 杭俊 郭小璇 徐斌 丁石川
中国电机工程学报2024,Vol.44Issue(3) :1133-1143,后插23.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.222685

子模块故障下基于变执行频率的MMC功率损耗优化控制

Variable Execution Frequency-based Power Losses Optimization Control for MMCs Under SM Faults

赵纪峰 1谷超越 1杭俊 2郭小璇 3徐斌 4丁石川2
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作者信息

  • 1. 安徽大学电气工程与自动化学院,安徽省 合肥市 230601
  • 2. 教育部电能质量工程研究中心(安徽大学),安徽省 合肥市 230601
  • 3. 广西电网有限公司电力科学研究院,广西壮族自治区 南宁市 530023
  • 4. 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院,安徽省 合肥市 230601
  • 折叠

摘要

模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)因其高度模块化和低谐波失真而逐渐成为最适合大功率应用的拓扑之一.当子模块(submodule,SM)发生故障时,故障桥臂中SM电容电压和开关频率将升高,这会导致MMC故障桥臂的功率损耗不平衡,从而影响MMC的寿命.文中提出一种基于变执行频率的功率损耗优化控制(variable execution frequency-based power losses optimization control,VEF-PLOC),该控制通过调整电容电压平衡控制的执行频率来调节功率器件的开关损耗,从而优化故障桥臂中功率器件的损耗.提出的VEF-PLOC能够优化SM故障下故障桥臂功率损耗,从而有效地提高MMC的寿命.最后,在时域专业工具 PSCAD/EMTDC 上进行仿真,并在小型MMC 样机上进行实验,仿真和实验结果皆验证了提出的VEF-PLOC的有效性.

Abstract

The modular multilevel converter(MMC)gradually turns into one of the most appropriate topologies for high power applications due to its high modularity and low harmonic distortion.As submodule(SM)fails,the SM capacitor voltage and switching frequency in faulty arm will rise,which would increase power losses in faulty arm of the MMC,thus affecting the life of the MMC.This paper proposes a variable execution frequency-based power losses optimization control(VEF-PLOC),which can optimize power losses in faulty arms of the MMC through adjusting execution frequency to modify switching loss in power devices in the MMC under SM faults.The proposed VEF-PLOC can effectively improve the lifetime of the MMC with the optimized power losses in faulty arms in the MMC under SM faults.It is simulated with the professional tool PSCAD/EMTDC,and it is validated on a down-scale MMC prototype.The simulation and experimental results confirm the effectiveness of the proposed VEF-PLOC.

关键词

模块化多电平变流器/功率损耗优化控制/子模块故障/变执行频率

Key words

modular multilevel converter(MMC)/power losses optimization control/submodule faults/variable execution frequency

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基金项目

国家自然科学基金项目(52177027)

国家自然科学基金项目(52377034)

安徽省重大科技专项项目(202203c08020010)

出版年

2024
中国电机工程学报
中国电机工程学会

中国电机工程学报

CSTPCD北大核心
影响因子:2.712
ISSN:0258-8013
参考文献量6
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