《主動利用環流和電容電壓波動的MMC控制方式研究》是依託清華大學，由宋強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：主動利用環流和電容電壓波動的MMC控制方式研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：宋強
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
模組化多電平換流器（Modular Multilevel Converter, MMC）已成為柔性直流輸電領域最主流拓撲結構。現有的分析和設計理論雖然已經使MMC達到一定工程套用水平，但是MMC拓撲結構和運行原理複雜，運行性能和系統參數仍有很大的最佳化空間，分析和最佳化設計理論也仍有待更深入研究。本項目改變單純抑制環流和子模組電容電壓波動的常規方式，提出將其作為可主動利用的控制自由度，達到更深度最佳化MMC運行性能和參數的目的。項目研究將建立引入環流控制和電容電壓波動影響的解析分析方法，準確揭示控制自由度與各方面運行特性的關係，提出針對不同最佳化目標的運行方式和控制方式。項目的研究將突破現有MMC分析和設計方法的限制，深度最佳化MMC運行性能和主迴路參數，尤其是大幅降低所需的電容量，為大幅最佳化MMC裝置成本和占地問題提供基礎，對實現更高電壓和容量等級的柔性直流輸電系統具有重要意義。
結題摘要
模組化多電平換流器（Modular Multilevel Converter, MMC）拓撲結構和運行原理複雜，運行性能和系統參數仍有很大的最佳化空間，分析和最佳化設計理論也仍有待更深入研究。項目研究圍繞將環流和電容電壓波動作為控制自由度的主要思路，建立了包括運行控制方式、解析分析方法、最佳化控制策略和橋臂電流控制方法的理論和方法體系，達到利用環流和電容電壓波動作為控制自由度深度最佳化MMC運行性能和主迴路參數的目的。項目研究的主要成果包括：1、改變簡單抑制電容電壓波動的傳統方式，提出了高電容紋波電壓的MMC運行方式，可以將MMC電容用量降低約50%，實現MMC體積和成本的大幅降低；2、建立了可以主動利用電容電壓波動提高輸出電壓能力的間接調製控制策略，並提出了考慮電容電壓波動影響的MMC運行特性解析分析方法，可以實現電容紋波電壓的主動利用；3、建立了考慮二倍頻環流影響的MMC解析分析方法，以解析方式揭示了二倍頻環流對MMC各方面運行特性的影響，提出了將環流作為控制自由度的MMC運行特性綜合最佳化方法；4、提出了基於內電勢解耦的換流器動態電流控制策略，能夠實現MMC的交流連線埠、直流連線埠、內部環流和電容電壓的解耦控制，使得各部分的控制器相互獨立，動態過程互不影響，為實現主動利用環流和電容電壓波動提供了動態控制策略基礎。項目研究成果改變了常規的對電容電壓波動和二倍頻環流進行簡單抑制的方式，使二倍頻環流和電容電壓波動可以作為控制自由度，用於深度最佳化換流器運行性能和主迴路參數，尤其是大幅降低所需的電容量，為大幅最佳化基於MMC的柔性直流輸電裝置的成本和體積等提供了理論和方法基礎。
