分组动态自调整的MMC电容电压平衡策略及其在船舶中压直流系统的应用

发布时间：2022-02-12 14:52

　　为解决传统基于排序法的模块化多电平变换器（modular multilevel converter,MMC）电容电压平衡策略计算时间长、子模块分配效率低等问题,研究一种分组动态自调整的MMC电容电压平衡策略。根据各组子模块电容电压波动范围以及电流方向,该策略能实时向各组分配不同数量的子模块,且能显著地降低由排序带来的计算量。经仿真验证,对比子模块不分组或平均分组的情形,所研究的策略既能快速运行,又能保持组间和组内子模块电容电压的稳定,能进一步提升船舶中压直流（medium voltage direct current, MVDC）系统的整体效率。 

【文章来源】：上海海事大学学报. 2020,41(02)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

MMC三相拓扑结构

图2为目前比较典型的平均分组MMC电容电压平衡算法流程:首先,采用NLM得到每个桥臂需要导通的子模块数Non,将MMC子模块按顺序平均分为m组,每组n个。然后,将当前时刻桥臂的子模块导通数Non除以组数m,得商x和余数y;接着分配商和余数,即每组均先依次导通x个子模块,当y=0时分配完毕,当y≠0时除每组分配x个子模块外还需进行多余子模块的分配(余数分配)。最后,根据桥臂电流iarm方向,当电流为正(负)时,将x+y个电容电压之和较小(大)的子模块投入使用。由图2知,平均分组的MMC电容电压平衡算法的显著问题在于每组子模块数量均相同,这限制了组间和组内子模块的分配,导致电容电压的不平衡,且余数分配权的计算规则直接影响MMC电容电压平衡算法的性能,往往与实际投入使用的子模块数量存在偏差,不能得到理想的输出波形。因此,寻找一种更优化的分组方式,改进平均分组的MMC电容电压平衡算法是本文的主要目的。

这里,UCmax和UCmin分别为单个桥臂中电容电压的最大值和最小值。步骤2 计算子模块的组标签值。计算每个子模块电容电压在每组的占比PUC(i),然后向上取最小整数,进而确定各个子模块的组标签值。由于其中存在一种特殊情况,即当UC(i)=UCmin时PUC(i)=0,为避免最终分组的组序号为0,需调整这个子模块对应的组标签值lUC(i)=1,则计算过程如下式:

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3621920