应用于模块化多电平直流变换器的阶梯波调制策略
中文关键词: 直流配电网 模块化多电平直流变换器 阶梯波调制
作者 单位
徐晓冬 兰州理工大学电气工程与信息工程学院, 兰州 730050
包广清 兰州理工大学电气工程与信息工程学院, 兰州 730050
马明 国网甘肃省电力公司电力科学研究院, 兰州 730070
甘肃省新能源并网运行控制重点实验室, 兰州 730070
汪宁渤 国网甘肃省电力公司电力科学研究院, 兰州 730070
甘肃省新能源并网运行控制重点实验室, 兰州 730070
王裕 广东工业大学自动化学院, 广州 510006
中文摘要:
在直流配电网中，模块化多电平直流变换器MDCC（modular multilevel DC/DC converter）以模块化多电平变换器结构为基础，是实现不同电压等级直流母线电压变换和电能双向传输的核心装置。探讨MDCC的高频链阶梯波调制策略，并采用傅里叶级数建模，可有效简化阶梯波建模和分析过程。此外，阶梯波调制可有效减小高频链电压dv/dt、谐波和无功含量，提升MDCC整体效率，促进MDCC在直流配电网中的应用。
内容节选：
随着分布式电源的发展，直流配电网可以发挥直流配电的技术优势，有效减少不必要的转换环节，方便新能源、储能系统和直流负荷的接入，降低配电系统的复杂程度和成本，改善电能质量，提高电能转换和传输效率，因而已成为学术界和电力行业的重要研究课题[1-3]。其中，直流变压器DCT(DCtransformer)是实现直流配电网不同电压等级直流母线电压变换和电能双向传输的核心装置[4-5]。
在低压小功率领域，DCT最普遍采用的是双有源全桥DAB(dual active bridge)拓扑结构[6-8]。为了提升DCT的电压等级和功率容量，有效进行电压变换及电能传输，在模块化多电平变换器MMC(mo-dular multilevel converter)拓扑结构的基础上提出的模块化多电平直流变换器MDCC(modular multilevelDC/DC converter)备受关注[9-10]。为更好地连接中高压与低压直流母线，文献[11]提出了一种基于MMC和全桥变换器结构的MDCC拓扑，目前，对于MD-CC的研究主要集中于拓扑结构、控制方法、高频链HFL(high-frequency link)调制和联网运行等。其中，方波调制是HFL调制常用的调制方式，可有效提升直流电压利用率和功率传输能力，但也因此造成较大dv/dt，而且方波电压存在大量谐波和无功成分，降低变换器效率，不利于推广应用[12]；此外，阶梯波调制可有效减轻变压器上的dv/dt应力，并降低HFL电压中的谐波含量，对基于MMC的模块化多电平直流变换器的HFL调制有了初步的探讨[13-14]。然而，对于MDCC这种不对称拓扑的直流变换器的阶梯波调制仍未见报道。
本文将阶梯波调制方式应用到MDCC的HFL调制中，并采用傅里叶级数建模，可有效简化阶梯波调制方式的建模和分析过程。此外，采用阶梯波调制方式，可有效减小HFL电压的dv/dt、谐波和无功含量，提升MDCC整体效率，更好地在直流配电网中实现电压变换和电能传输。
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