基于复用桥臂的储能型模块化多电平换流器

曾武; 李睿; 蔡旭

doi:10.7500/AEPS20211129004

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基于复用桥臂的储能型模块化多电平换流器

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 基于复用桥臂的储能型模块化多电平换流器
- Multiplexing Arm Based Modular Multilevel Converter with Energy Storage
- 电力系统自动化 2023年47卷第3期页码：177-186
- 作者机构：
  
  1.南方电网能源发展研究院有限责任公司,广东省广州市 510700
  2.风力发电研究中心,上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海市 200240
- 作者简介：
  
  曾武(1997—)，男，硕士研究生，主要研究方向：模块化多电平换流器和储能技术。E-mail：zeng51@sjtu.edu.cn
  李睿(1980—)，男，通信作者，教授，博士生导师，主要研究方向：储能功率变换与并网技术等。E-mail：liruiqd@sjtu.edu.cn
  蔡旭(1964—)，男，教授，博士生导师，主要研究方向：大功率电力电子与新能源接入、柔性直流系统与装备、储能系统接入技术。E-mail：xucai@sjtu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2018YFB1500702);国家自然科学基金资助项目(52177187)
- DOI：10.7500/AEPS20211129004
  中图分类号：
- 收稿：2021-11-29，
  
  修回：2022-03-31，
  
  网络出版：2022-08-03，
  
  纸质出版：2023-02-10
- 稿件说明：
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曾武,李睿,蔡旭.基于复用桥臂的储能型模块化多电平换流器[J].电力系统自动化,2023,47(3):177-186.

ZENG Wu,LI Rui,CAI Xu.Multiplexing Arm Based Modular Multilevel Converter with Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(3):177-186.
曾武,李睿,蔡旭.基于复用桥臂的储能型模块化多电平换流器[J].电力系统自动化,2023,47(3):177-186. DOI： 10.7500/AEPS20211129004.

ZENG Wu,LI Rui,CAI Xu.Multiplexing Arm Based Modular Multilevel Converter with Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(3):177-186. DOI： 10.7500/AEPS20211129004.

摘要

基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)输电技术已成为大规模、远距离风电场并网的理想解决方案。在风电渗透率较高时，风电场经MMC-HVDC并网系统呈现低惯量特性，增加储能系统并辅以适当的控制策略是提高系统惯量的方法。文中提出了一种基于复用桥臂的储能型模块化多电平换流器类全桥子模块拓扑，研究了该拓扑的调制和控制策略，并通过类全桥子模块和半桥子模块的混合，降低系统的成本和损耗。与单级式半桥子模块拓扑相比，所提拓扑对电池电压的要求显著降低，可以平滑电池电流；与两级式半桥子模块相比，所提拓扑具有直流故障阻断能力。最后，仿真和实验结果验证了所提拓扑和调制及控制策略的有效性。

Abstract

The modular multilevel converter based high voltage direct current (MMC-HVDC) transmission technology has become an ideal solution to the integration of large-scale and remote wind farms. When the penetration rate of wind power is high

the MMC-HVDC system for wind farm integration presents low-inertia characteristics. A possible solution to improving system inertia is adding the energy storage system and the appropriate control strategy. This paper proposes a quasi-full-bridge submodule topology for the MMC with energy storage based on the multiplexing arm and studies its modulation and control strategy. The quasi-full-bridge submodule is mixed with the half-bridge submodule to reduce the cost and loss of the system. Compared with the single-stage half-bridge submodule topology

the proposed topology has significantly lower requirements on battery voltage and can smooth the battery current. Compared with the two-stage half-bridge submodule

the proposed topology has DC fault blocking capability. Finally

the simulation and experimental results verify the effectiveness of the proposed topology and the modulation and control strategies.

关键词

Keywords

references

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