文档摘要：桥臂交替换流器(AAC)具有子模块数目少和电容小等优点,在交直流系统功率互联和柔性直流输电中具备广阔应用前景.针对AAC存在的固定调制度运行缺陷和工程应用子模块电容经济性问题,提出了一种基于三次谐波注入的AAC子模块电容优化方法和闭环控制策略.文中首先介绍了AAC的拓扑结构和运行原理,根据换流器能量平衡方程给出注入三次谐波后AAC的宽调制度运行条件,并设计了AAC的闭环控制策略;然后,基于子模块电压波动数学模型,建立了AAC的能量波动方程,能够精确生成不同调制度和功率因数角下的能量波动模型,定量分析了注入三次谐波后能够降低的能量波动峰值和子模块电容优化率,所提出的子模块电容优化方法和闭环控制策略在实现AAC宽调制度稳定运行的同时,注入的三次谐波不改变AAC能量平衡条件,最高能够降低AAC子模块电容大小为传统控制方式下的12.1%;最后,在电磁暂态仿真软件和StarSim半实物平台中搭建模型,验证了所提分析方法和控制策略的有效性.
Abstract：Thealternatearmconverter(AAC)hastheadvantagesofasmallnumberofsubmodulesandlowcapacitance,whichshowsgreatpotentialforapplicationsinAC/DCsystempower-interconnectionandflexibleDCtransmission.AimingattheoperationdefectsoftheAACwithfixedmodulationdegreeandtheeconomicsofthesubmodulecapacitanceofAACinengineering,thispaperproposesasubmodulecapacitanceoptimizationmethodandaclosed-loopcontrolstrategyforAACbasedonthethirdharmonicinjection.ThetopologyandoperationprincipleofAACareintroducedinthispaper.Accordingtotheenergybalanceequationoftheconverter,theextendedmodulationdegreeoperationconditionofAACafterthethirdharmonicinjectionisgiven,andaclosed-loopcontrolstrategyforAACisdesigned.Then,theenergyfluctuationequationofAACisestablishedbasedonthemathematicalmodelofsubmodulevoltagefluctuation,whichcanobtainenergyfluctuationmodelswithdifferentmodulationdegreesandpowerfactorangles.Thereducedenergyfluctuationpeakvalueandthesubmodulecapacitanceoptimizationrateafterthethirdharmonicinjectionarequantitativelyanalyzed.Theproposedsubmodulecapacitanceoptimizationmethodandclosed-loopcontrolstrategyachievestableoperationofAACinawidemodulationdegreerange,whiletheinjectedthirdharmonicdoesnotchangetheAACenergybalancecondition.TheproposedmethodcouldreducethecapacitanceofAACsubmoduleto12.1%oftheconventionalmethod.Finally,themodelisbuiltintheelectromagnetictransientsimulationsoftwareandtheStarSimsemi-physicalplatformtoverifytheeffectivenessoftheproposedanalysismethodandthecontrolstrategy.
作者：王顺亮 廖鑫 张芮 马俊鹏 李金铭 刘天琪Author：WANGShunliang LIAOXin ZHANGRui MAJunpeng LIJinming LIUTianqi
作者单位：四川大学电气工程学院,四川省成都市610065
刊名：电力系统自动化 ISTICEIPKU
Journal：AutomationofElectricPowerSystems
年，卷(期)：2024, 48(12)
分类号：
关键词：高压直流输电 桥臂交替换流器 电容优化 能量波动方程 能量平衡 移相导通
Keywords：high-voltagedirectcurrent(HVDC)transmission alternatearmconverter(AAC) capacitanceoptimization energyfluctuationequation energybalance phase-shiftedconduction
机标分类号：TM721.1TM46TM921.2
在线出版日期：2024年7月1日
基金项目：基于三次谐波注入的桥臂交替换流器子模块电容优化方法[
期刊论文] 电力系统自动化--2024, 48(12)王顺亮 廖鑫 张芮 马俊鹏 李金铭 刘天琪桥臂交替换流器(AAC)具有子模块数目少和电容小等优点,在交直流系统功率互联和柔性直流输电中具备广阔应用前景.针对AAC存在的固定调制度运行缺陷和工程应用子模块电容经济性问题,提出了一种基于三次谐波注入的AAC子模块...参考文献和引证文献
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