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| 1 | 直流电网MMC拓扑及其直流故障电流阻断方法研究显示文摘难于阻断直流侧故障电流是典型半桥模块化多电平换流器(half bridge sub module based modular multilevel converter,HBSM-MMC)的固有缺陷,严重影响该类型换流器在直流电网中的应用,因此开展具有直流故障电流阻断能力的MMC拓扑及控制技术研究意义重大。首先介绍典型HBSM-MMC的拓扑结构及工作原理,阐述其直流侧故障特性及影响机理,对比分析现阶段存在的直流侧故障清除方法及优缺点,指出基于换流器拓扑的自清除方法是解决直流侧故障电流阻断问题的最有效方法之一;通过对国内外MMC拓扑的调研,分别详细研究3类MMC优化拓扑结构及其直流故障隔离和电流阻断机理,对比分析3类优化拓扑的各项参数和功能实现的优缺点,为后续MMC技术在多端直流输电系统和多电压等级直流电网中的应用提供技术参考。 | 吴婧 姚良忠 王志冰 李琰 杨波 曹远志 | 2015 | 中国电机工程学报2015，35，11： | 108 |
| 2 | 大型双馈风电场经MMC-HVDC并网的次同步振荡及其抑制显示文摘基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电技术(MMC-HVDC)已成为大规模、远距离海上风电场并网的理想解决方案。由于MMC自身的结构特点,当大型双馈风电场通过基于MMC的纯柔性直流输电系统并网时,可能会产生次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)现象。该文研究了大型双馈风电场经MMC-HVDC系统并网出现的SSO现象,理论分析并推导了次同步振荡电流在MMC-HVDC系统中的分布及传播机制。从换流器控制的角度出发,提出一种基于附加次同步振荡电流抑制的送端换流站控制策略。最后通过MATLAB/Simulink软件搭建了基于21电平MMC-HVDC的两端输电系统模型,仿真结果验证了理论分析和所提出的次同步振荡电流抑制策略的正确性。 | 吕敬 董鹏 施刚 蔡旭 黎小林 | 2015 | 中国电机工程学报2015，35，19： | 104 |
| 3 | 模块化多电平换流器的拓扑和工业应用综述显示文摘模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在高压大功率系统领域已展现出极其重要的工程应用前景。首先介绍了典型MMC的电路拓扑和工作原理,然后分别从子模块级拓扑和系统级拓扑2个方面,系统回顾了MMC拓扑的国内外最近研究进展,总结了MMC在柔性直流输电、电力传动、高压直流功率变换、电能质量问题治理等工业领域的工程应用现状。在此基础上指出MMC今后亟待研究的关键问题。相关研究结果表明,MMC在电力系统中具有广泛的应用前景,是未来中高压大功率系统的重要发展方向之一。 | 杨晓峰 郑琼林 薛尧 林智钦 陈博伟 | 2016 | 电网技术2016，40，1： | 137 |
| 4 | MMC-HVDC系统直流侧故障暂态特性分析显示文摘近年来,国内外对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的研究主要集中于系统建模仿真、控制系统设计等方面。对基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统(modular multilevel converter based high voltagedirect current system,MMC-HVDC)直流线路故障的研究也仅是在简单的故障定性仿真分析上。为了比较精确地定量分析MMC-HVDC系统直流侧故障瞬间电气应力的暂态特性、短路故障状态下的等值电路模型,分析了系统直流侧故障的机理,给出了故障电压、电流的数学表达式。基于RT-LAB软件搭建了双端MMC-HVDC仿真模型,验证了故障暂态特性分析的结果,单极接地故障使得直流非故障极的对地电压与换流站交流侧的相电压增大;双极短路故障会引起换流站的桥臂产生严重的过电流现象;单极断线故障会导致整流站很大的直流电压变化率,引起严重直流过电压。针对上述问题,文章结合分析结果给出了相应的故障保护要求和策略。 | 杨海倩 王玮 荆龙 吴学智 | 2016 | 电网技术2016，40，1： | 92 |
| 5 | 海上风电场经MMC-HVDC并网的阻抗建模及稳定性分析显示文摘基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电技术(MMC-HVDC)已成为大规模、远距离海上风电场并网的理想解决方案。但是由于MMC自身结构特点,当MMC-HVDC接入风电场时有可能发生振荡或不稳定现象。该文建立MMC的交流侧小信号阻抗模型,根据最小阻抗环增益的奈奎斯特(Nyquist)稳定性判据判断互联系统的稳定性,并预测系统潜在的谐振频率及稳定裕度。研究结果表明,适当的环流控制能够显著改善MMC的稳定性。基于Matlab/Simulink建立了21电平MMC及风电场的详细时域仿真模型,仿真结果和实际工程现场录波验证了理论分析的正确性。 | 吕敬 蔡旭 张占奎 迟永宁 | 2016 | 中国电机工程学报2016，36，14： | 86 |
| 6 | 模块化多电平换流器戴维南等效整体建模方法显示文摘针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在电平数很高时电磁暂态离线仿真效率低下的问题,提出一种基于戴维南等效的MMC电磁暂态整体建模方法。具体而言,在建立MMC戴维南等效模型的过程中:1)假设MMC中全部开关器件都具备理想的关断特性(也即关断电阻无穷大);2)采用同样绝对稳定的后退欧拉法来替代通常采用的梯形积分法对子模块电容进行离散化;3)结合1)和2),提出一种计算复杂度与MMC桥臂子模块数相同的高效排序均压算法;4)针对所提出模型的特点,提出一种精确的MMC闭锁仿真方法。所提MMC整体模型的计算复杂度随着电平数的增加线性增长。在PSCAD/EMTDC下与MMC详细模型仿真对比表明,所提MMC整体模型的暂稳态最大精度误差在2‰以内,并且在仿真121电平MMC时所提模型的加速比在2 770倍以上。 | 许建中 赵成勇 Aniruddha M.Gole | 2015 | 中国电机工程学报2015，35，8： | 71 |
| 7 | 一种具有直流故障穿越能力的混合直流输电系统显示文摘针对一种整流侧采用电网换相换流器(line commutated converter,LCC)、逆变侧采用LCC与模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)串联的混合直流输电拓扑结构进行研究,建立混合直流输电系统模型,推导稳态数学模型,设计系统协调控制策略,并分析其穿越直流故障的机理。在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建混合直流输电的模型,对系统的启动、稳态、交流故障及直流故障穿越特性进行研究。仿真结果表明:系统具有良好的启动和稳态特性;MMC可改善逆变侧交流系统电压稳定性,降低换相失败发生的概率;系统具有直流故障穿越与快速恢复的特性,适用于架空线路输电的场合。 | 郭春义 赵成勇 彭茂兰 刘炜 | 2015 | 中国电机工程学报2015，35，17： | 56 |
| 8 | 用于直流电网的大容量DC/DC变换器研究综述显示文摘发展高压直流电网是解决电能大容量远距离传输及大规模可再生能源汇集的有效手段,高压大容量DC/DC变换器是实现不同电压等级的直流电网线路之间互联的关键设备,也是制约直流电网推广的主要技术瓶颈之一。然而已发表的研究工作主要集中于DC/DC变换器在中低压小功率应用,其在高压大容量场合的应用研究较少。为此,首先分析了高压直流电网对大容量DC/DC变换器的技术需求,然后系统回顾了高压大容量高增益DC/DC变换器拓扑的国内外研究现状,并总结了各类DC/DC变换器的特点及其在未来高压直流电网中的应用前景。在此基础上指出了高压直流电网用的大容量DC/DC变换器亟待研究的关键问题。所述内容为未来高压直流电网技术的研究和工程化应用提供了一定的技术参考。 | 杨晓峰 郑琼林 林智钦 薛尧 王志冰 姚良忠 陈博伟 | 2016 | 电网技术2016，40，3： | 59 |
| 9 | 模块化多电平换流器子模块故障冗余容错控制策略显示文摘阐述了模块化多电平换流器(MMC)子模块故障类型,包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块故障、直流电容故障和控制信号故障。分析比较了3种子模块冗余容错方案的优缺点,选择采用对MMC影响较小的子模块热备用的冗余容错方案。该方案的缺点是MMC运行于不对称状态,导致MMC直流电流出现波动。为此,在推导MMC冗余运行状态的基本数学模型、得出桥臂能量数学表达式的基础上,提出了基于桥臂能量平衡的冗余容错控制策略来抑制直流电流的波动。在时域仿真软件PSCAD/EMTDC中搭建了61电平MMC模型,仿真结果验证了提出的冗余容错控制策略的有效性。 | 胡鹏飞 江道灼 周月宾 林志勇 梁一桥 郭捷 | 2013 | 电力系统自动化2013，37，15： | 40 |
| 10 | 降低MMC子模块电容电压纹波幅值的方法综述显示文摘模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)将在直流电网的发展中发挥重要作用,通过控制和拓扑的方式降低MMC中子模块电容电压纹波幅值,有望降低对模块电容器容值、体积、成本的需求,是实现直流系统换流器轻型化设计的必由之路。该文首先分析MMC中子模块电容电压的波动产生机理,揭示电压波动与相间环流的耦合作用机理;其次,对国内外学者在降低MMC电容电压纹波幅值方面的研究现状进行分类阐述,指出附加控制方法和改进拓扑方案各自的优缺点。最后,对MMC轻型化设计研究领域未来的研究方向进行展望,指出附加控制方案更具工程实用价值,为最大化降低电容电压纹波幅值,需要对不同的拓扑和控制类方案进行联合使用。 | 许建中 李钰 陆锋 樊强 赵成勇 熊小玲 屈海涛 | 2019 | 中国电机工程学报2019，39，2： | 38 |
| 11 | 一种快速的模块化多电平换流器电压均衡控制策略显示文摘模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)传统的电压均衡控制需要对电容电压排序,占用了大量计算资源。设计了一种无需排序的均衡控制策略。该策略通过比较前后控制周期中投入子模块的个数以及判断各桥臂子模块的电容电压与其平均值的偏差是否越界,来决定是否重新计算触发脉冲。选取桥臂电容电压的平均值作为基准值,各子模块由其电容电压与该基准值比较来确认投入与否:当桥臂处于充电状态时,优先投入低于基准值的子模块;当桥臂处于放电状态时,优先投入高于基准值的子模块。在PSCAD/EMTDC平台上搭建了MMC模型,对设计的均衡控制策略的有效性进行了验证。结果表明该策略可以在较低频率下实现电容电压的均衡控制。 | 喻锋 王西田 林卫星 刘丽霞 | 2015 | 中国电机工程学报2015，35，4： | 38 |
| 12 | 基于模块化多电平变换器的储能系统综述显示文摘储能系统是当前和未来新能源电力系统中的关键组成部分,储能系统的引入促进了电网结构的优化,实现了新能源的友好接入和协调控制。模块化多电平换流器(Modular multilevel converter,MMC)作为多电平换流器家族中的一员,在中高压大功率场合有着广泛的应用。对基于模块化多电平变换器的储能系统的研究情况进行归纳和总结。首先简要介绍了MMC的拓扑结构和技术特点,其次对各种储能技术的概况进行总结。然后着重讨论了储能单元接入MMC的方式和带有储能装置的MMC的调制策略、子模块电容电压均衡、主电路参数设计、控制方面等关键技术的研究进展情况。最后对基于模块化多电平变换器的储能系统研究的重点问题提出了建议。 | 李善颖 吴涛 任彬 徐永海 袁敞 | 2015 | 电力系统保护与控制2015，43，16： | 35 |
| 13 | 模块化多电平换流器电容电压与环流的控制策略显示文摘电容电压控制和环流的抑制一直是模块化多电平换流器(MMC)拓扑研究很重要的一方面,也是制约该拓扑应用于柔性高压直流输电(HVDC)领域的瓶颈。分析了模块化多电平换流器电容电压波动以及环流偶次谐波产生的机理。在排序均压的载波移相调制(CPS-SPWM)策略的基础上,附加了电容电压均衡控制,以抑制电容电压的波动。同时介绍了一种闭环的谐振环流控制器,实现对环流交流成分的抑制。该控制策略结构简单,且适用于单相系统。仿真结果表明,采用上述的控制方法,电容电压的波动和环流都得到很好的抑制,动态结果也很好。 | 高建 苏建徽 高航 丁云芝 汪晶晶 | 2014 | 电力系统保护与控制2014，42，3： | 32 |
| 14 | 模块化多电平换流器快速电磁暂态仿真模型显示文摘针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)电磁暂态仿真耗时过长的问题,提出了2种MMC快速仿真模型。通过分析MMC子模块原理,提出将MMC桥臂等效为自定义数值计算模块与受控电压源组合的数值计算详细模型;并在该模型的基础上设计了一种将独立子模块电磁暂态模型和一般子模块数值计算模型结合的混合模型仿真方法,弥补了数值计算模型难以模拟子模块电磁暂态过程的缺陷。为了进一步提高模型的仿真速度,通过简化MMC的电压均衡控制及子模块状态的差异性,建立了数值计算平均值模型。在PSCAD/EMTDC上搭建MMC-HVDC模型,对所提出的快速仿真模型及仿真方法的有效性进行了验证。 | 喻锋 王西田 林卫星 解大 | 2015 | 电网技术2015，39，1： | 32 |
| 15 | 直流–直流自耦变压器显示文摘该文提出了一种直流–直流自耦变压器的拓扑,用于互联两个电压等级不同的高压直流系统。常规的隔离型直流–直流变换器一般需要经过直流–交流–直流两级交/直变换,两个互联的直流系统之间没有直接的电气连接,而直流自耦变压器所互联的两个直流系统之间有直接的电气连接,只有部分互联功率需要经过两级交流/直流变换。为此,直流自耦变压器所使用的换流器总容量低于常规直流–交流–直流变换技术。该文详细介绍了直流自耦变压器的拓扑,推导了直流自耦变压器中每个换流器的额定直流电压和额定功率的设计方法,设计了直流自耦变压器的控制策略,在PSCAD/EMTDC下仿真验证了直流自耦变压器的可行性。研究结果表明,所提出的直流自耦变技术能显著降低所使用的换流器容量,并降低运行损耗。 | 林卫星 文劲宇 程时杰 | 2014 | 中国电机工程学报2014，34，36： | 34 |
| 16 | FBMMC直流故障穿越机理及故障清除策略显示文摘针对模块化多电平换流器型直流输电(MMC-HVDC)直流故障的快速清除,对全桥型模块化多电平换流器(FBMMC)直流故障机理及故障清除控制策略进行了研究。研究了全桥子模块的导通模式与运行特性;分析了闭锁前后直流侧双极短路故障机理、故障电流阻断原理和故障清除控制策略。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,对全桥子模块的运行特性、直流故障机理、故障清除及快速恢复策略进行了仿真分析,结果验证了所提策略在直流故障穿越方面的有效性。 | 和敬涵 黄威博 李海英 罗国敏 王光江 许寅 | 2017 | 电力自动化设备2017，37，10： | 34 |
| 17 | 模块化多电平型变流器电容电压波动及其抑制策略研究显示文摘以模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter,MMC)上下桥臂的功率流动和能量波动为出发点,得到模块化多电平变流器上下桥臂子模块电容电压波动的数学模型。分析子模块电压波动与MMC传输功率、内部环流等物理量之间的关系。提出通过控制MMC内部环流的二次分量来抑制子模块电容电压波动的控制策略,通过测量相电流瞬时值和相电压调制值得到内部环流参考值,引入准比例谐振(Proportional-Resonant,PR)控制器进行环流闭环控制从而抑制子模块电容电压波动。该控制策略无需坐标变换,无交叉耦合项,简化了控制器的设计。仿真表明,在保持子模块电容大小不变的前提下,该控制策略能有效抑制子模块电容电压的波动,改善MMC输出的交流电压波形质量。 | 黄守道 彭也伦 廖武 | 2015 | 电工技术学报2015，30，7： | 34 |
| 18 | 基于MMC的STATCOM控制方法显示文摘为实现不平衡负载情况下无功和负序的同时补偿,详细分析了基于模块化多电平换流器的静止同步补偿器(modular multilevel converter-static synchronous compensator,MMC-STATCOM)负序补偿的工作原理,将指令电流信号与实际输出电流相比较产生的三相误差信号变换到两相静止坐标系下,采用比例谐振控制器控制,实现电流无静差跟踪,减小了控制系统复杂程度。针对传统二倍频环流抑制方法的复杂性,提出了基于系统小信号模型的环流抑制方法,该方法针对每一相进行单独控制,适用性广泛。仿真结果验证了所提控制方法的可行性。 | 谢龙裕 罗安 徐千鸣 何志兴 刘爱文 | 2014 | 电网技术2014，38，5： | 29 |
| 19 | 一种适用于风电直接经直流大规模外送的换流器显示文摘提出一种适用于风电直接经直流大规模远距离外送的新型换流器,由电压源型换流器和相控换流器串联而成,占整个换流器的容量分别为1/4和3/4,并将此换流器称为混合型换流器(VSC-PLUS)。该换流器综合了相控换流器和电压源型换流器的优点,既具有自换相黑启动功能,又具有高压低损耗特点,使得换流器可直接联接于风电场进行风电的大规模远距离外送。详细介绍了串联混合型换流器的拓扑结构及控制策略,论述了该换流器相比于其他换流器的优势。仿真验证该混合型换流器构成的直流输电系统的稳态运行、黑启动、潮流反转和阻断直流故障电流等能力。结果表明混合型换流器特别适合于大规模风力发电直接经直流输电进行远距离输送,具有较大的工业应用价值。 | 林卫星 文劲宇 王少荣 姚美齐 李乃湖 程时杰 | 2014 | 中国电机工程学报2014，34，13： | 27 |
| 20 | 级联多电平换流器的高效仿真模型显示文摘级联多电平换流器是目前在柔性交直流输配电领域极具发展潜力的换流器拓扑,然而由于其拓扑中有大量独立的开关器件支路,如果在EMTP类仿真软件(如PSCAD/EMTDC)中采用器件模型直接建模将使得仿真计算极其缓慢,给研究及工程应用带来障碍。提出一种基于Dommel等值计算原理的级联多电平换流器仿真等值计算模型,可有效地解决仿真计算缓慢的问题,具有建模原理明确、计算结果可靠的优点。使用PSCAD/EMTDC软件对所提仿真模型进行仿真验证,结果表明,所提仿真计算模型与详细器件模型在暂态仿真中的响应高度一致,并且在仿真计算时间上具有明显的优势。 | 罗雨 饶宏 许树楷 黎小林 | 2014 | 中国电机工程学报2014，34，15： | 25 |
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