中高壓大容量DC/DC變換器可以實現(xiàn)不同電壓等級直流電網(wǎng)線路的互聯(lián),是直流電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一。該文研究了基于隔離型MMC-DC/DC變換器的電感取值的計算方法和選取原則。通過建立基于交流電壓源和電感串聯(lián)等效電路的數(shù)學(xué)模型,研究了電感大小對變換器運行特性的影響,進而提出綜合考慮功率傳輸效率限制、交流電流諧波特性以及變壓器容量和絕緣設(shè)計等因素的電感參數(shù)設(shè)計方法。最后采用PSCAD/EMTDC仿真軟件對設(shè)計實例進行驗證分析。仿真結(jié)果說明該文提出的電感參數(shù)設(shè)計方法的有效性,同時驗證了該文關(guān)于電感大小對變換器電氣量影響分析的正確性。 

【文章來源】：中國電機工程學(xué)報. 2016,36(09)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

輸出直流電壓U

肭漚峁梗?系統(tǒng)頻率為f1=500Hz，子模塊電容大小為1mF。根據(jù)系統(tǒng)電平數(shù)，取λmin=0.2，通過式(22)求得δmin=22.6°。為了兼顧系統(tǒng)傳輸效率和交流電流諧波特性取δ0=30°，求得系統(tǒng)總電感為Ltot_0=1.989mH，仿真建模取2mH，則原副邊橋臂電感值皆為2mH。調(diào)制技術(shù)采用載波移相正弦脈寬調(diào)制(CPS-SPWM)，電容均壓采用比例積分(proportionalintegral，PI)調(diào)節(jié)均衡控制策略，環(huán)流抑制策略采用通用環(huán)流抑制策略[24]。圖6所示的輸出直流電壓Udc2進入穩(wěn)態(tài)后，可以穩(wěn)定地跟蹤額定值，紋波系數(shù)為2%。圖7為輸入直流電流波形，穩(wěn)態(tài)均值為303.5A，紋波系數(shù)為4.6%。系統(tǒng)直流電氣量的良好性能說明主電路參數(shù)設(shè)計和控制策略運用取得了良好效果。t/s壓電kV/0.20.40.60.81.012840圖6輸出直流電壓Udc2Fig.6OutputDCvoltageUdc2t/s流電kA/0.20.40.60.81.00.40.20.0圖7輸入直流電流Idc1Fig.7InputDCcurrentIdc1圖8和圖9分別是變換器交流相電壓和電流波形。變壓器為YY接法且變比為1，因此原副邊各相電壓波形重合，電流同理。交流相電壓的基波峰值為4.82kV，總諧波失真(totalharmonicdistortion，THD)為10.5%。若系統(tǒng)電平數(shù)增加，相電壓THD將減校交流電流的基波峰值為416.6A，THD為2%，諧波特性良好，說明電感參數(shù)設(shè)計可以滿足電流的諧波性能要求。圖10為原副邊MMC的子模塊電容電壓波形，

第9期林智欽等：模塊化多電平高壓DC/DC變換器的電感參數(shù)設(shè)計2475t/s壓電kV/0.9000.9020.9040.906uPC(uSC)uPB(uSBu)PA(uSA)84048圖8三相交流相電壓Fig.8Three-phasevoltagesofMMC-DC/DCconvertert/s流電kA/0.9000.9020.9040.906iPC(uSC)iPB(uSB)iPA(uSA)0.80.40.40.00.8圖9三相交流電流Fig.9Three-phasecurrentsofMMC-DC/DCconvertert/s(a)原邊MMC壓電kV/2.01.00.00.20.40.60.81.01.701.661.620.9000.9020.9040.906t/s(b)副邊MMC壓電kV/2.01.00.00.20.40.60.81.01.701.661.620.9000.9020.9040.906圖10子模塊電容電壓Fig.10Sub-modulecapacitorvoltages所有電容電壓均可穩(wěn)定在額定值附近，紋波系數(shù)約為1.4%，均衡特性優(yōu)異，為系統(tǒng)的良好穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)，各電氣量的良好波形特性也有效反映了這一特性，同時仿真結(jié)果也表明系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計和控制策略的有效性。通過直流電壓PI環(huán)得到的移相角δ如圖11所示，δ=29.3°，與理論設(shè)計的30°基本吻合。根據(jù)式(12)、(18)和(9)，可求得系統(tǒng)交流相電壓、電流的峰值和系統(tǒng)交流側(cè)傳輸?shù)挠泄β实睦碚撚嬎阒�，如�?所示。仿真數(shù)值和理論值的誤差最大不超過千分之五(0.5%)，吻合度很高，從而驗證前述數(shù)學(xué)建模和各電氣量關(guān)系分析的正確性。為了驗證電感參數(shù)大小變化對各電氣量的影t/s相角移rad/0.20.40.60.81.00.70.30.10.5圖11移相角δFig.11Phaseshiftangleδ表1各電氣量理論值與仿真數(shù)值對比Tab.1Comparisonbetweenelectricalquantities'theoreticalvalueandsimulationvalue電氣量/參數(shù)名稱理論數(shù)值仿真數(shù)值原邊等效交流電壓UP/kV54.99副

【參考文獻】：
期刊論文
[1]未來高壓直流電網(wǎng)發(fā)展形態(tài)分析[J]. 姚良忠,吳婧,王志冰,李琰,魯宗相.  中國電機工程學(xué)報. 2014(34)
[2]用于直流電網(wǎng)的高壓大容量DC/DC變換器拓撲研究[J]. 魏曉光,王新穎,高沖,張升.  中國電機工程學(xué)報. 2014(S1)
[3]通過特高壓直流實現(xiàn)大型能源基地風(fēng)、光、火電力大規(guī)模高效率安全外送研究[J]. 劉振亞,張啟平,董存,張琳,王智冬.  中國電機工程學(xué)報. 2014(16)
[4]歐洲超級電網(wǎng)的發(fā)展及其解決方案[J]. 姚美齊,李乃湖.  電網(wǎng)技術(shù). 2014(03)
[5]新型模塊化高壓大功率DC-DC變換器[J]. 趙成勇,李路遙,翟曉萌,黃曉明,陸翌,裘鵬.  電力系統(tǒng)自動化. 2014(04)
[6]交流配電網(wǎng)與直流配電網(wǎng)的經(jīng)濟性比較[J]. 鄭歡,江道灼,杜翼.  電網(wǎng)技術(shù). 2013(12)
[7]模塊化多電平換流器橋臂電抗器參數(shù)設(shè)計方法[J]. 趙成勇,胡靜,翟曉萌,謝敏華,高陽.  電力系統(tǒng)自動化. 2013(15)
[8]電網(wǎng)和電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的回顧與展望——試論三代電網(wǎng)[J]. 周孝信,陳樹勇,魯宗相.  中國電機工程學(xué)報. 2013(22)
[9]多端直流輸電與直流電網(wǎng)技術(shù)[J]. 湯廣福,羅湘,魏曉光.  中國電機工程學(xué)報. 2013(10)
[10]模塊組合多電平變換器的研究綜述[J]. 楊曉峰,林智欽,鄭瓊林,游小杰.  中國電機工程學(xué)報. 2013(06)



本文編號：3596729