模块化多电平换流器(MMC)将在电力系统中得到越来越广泛的应用,其主回路参数的设计直接影响系统的投资和运行性能。因此研究了MMC主回路中几种重要元件的参数设计问题,包括连接变压器、桥臂电抗器、子模块电容器、IGBT模块等。基于MMC的基本等值电路,提出了连接变压器阀侧空载额定电压的确定方法,论证了阀侧空载额定线电压的取值范围为直流侧电压的(1.00~1.05)/2倍;引入等容量放电时间常数的概念,发现电容电压波动率与等容量放电时间常数之间的关系基本不随具体工程而变,即具有跨工程的普遍适用性,因而可以一般性地给出子模块的电容参数,还分析了以往工程的对应参数,给出了等容量放电时间常数为40 ms的推荐值;基于MMC的解析数学模型考察了4种极端工况下子模块功率器件所承受的电压和电流水平,发现子模块功率器件的负载水平会随运行工况的改变而发生巨大变化;引入二倍频环流谐振角频率和相单元串联谐振角频率的概念,提出了桥臂电抗器参数的取值原则,并分析了以往工程的对应参数,给出了桥臂电抗器参数普遍适用的推荐值为相单元串联谐振角频率取电网工频角频率。 但没有给出桥臂电抗值的设计原则。上述文献关于MMC主回路参数设计问题，主回路参数设计-电动液压滚圆机滚弧机折弯机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机就所考虑因素的关键性和充分性而言，都还存在明显的欠缺。为此，本文将基于MMC的解析数学模型，比较系统和深入地探讨了连接变压器参数、子模块电容值、IGBT模块、桥臂电抗值设计的制约因素和取值原则。1MMC主回路参数设计的理论依据1.1MMC的基本电路拓扑所考虑的MMC的拓扑结构如图1(a)所示。1个换流器有6个桥臂，本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name每个桥臂有N个子模块(SM)，每一相的上下2个桥臂合在一起称为1个相单元。交流侧中性点用O′表示，直流侧中性点用O表示。图1MMC基本结构即1Hεω=(23)式(23)表明，ε与H成反比，同时也与系统频率ω成反比。这是一个很重要的结果，表明对于MMC，当电网频率为60Hz时，对于同样的ε，H的取值可以比电网频率为50Hz时小17%。类似地，对于连接直驱型风电机组的MMC，若直驱型风电机组的输出电压频率为20Hz，则对于同样的ε，H的取值是频率为50Hz时的2.5倍。3.4子模块电容值的设计实例3.4.1测试系统的电容值设计示例对于表1的测试系统，在Pv,pu=0、Qv,pu=1工况下，分别采用精确解析模型和简化解析模型，计算出H与ε之间的关系曲线如图3所示。根据图3的精确解析模型曲线，若ε取12%，则H为40ms，从而可以反推出4)但需要指出的是，上述子模块电容值的选择方法已假定了MMC的子模块是实时触发的，并且所考虑的ε是所有子模块的平均值；而实际上子模块的投入与切除状态转换不是实时的，并且子模块的电容电压是通过排序算法进行平衡的，各子模块电容电压之间存在差异。因而自然就有如下的问题：采用上述方法确定的C0在什么程度上能够保证ε在要求的限值之内。下面针对上述测试系统，采用仿真方法进行验证。设控制周期Tctrl=100μs，子模块电容C0=666μF，子模块电容电压平衡采用直接电容电压排序法[17]。则在所讨论的运行工况下，该MMC中6个桥臂所有子模块电容电压随时间变化的曲线如图4所示。取子模块电容电压直流分量UC=400kV/20=20kV，则最大的ε为12.8%，与图3给出的结果12%基本一致。因此，子模块电容值的选取可以采用基于精确解析模型的曲线。基于简化解析模型的曲线有一定的误差，如当H取40ms时，根据简化解析模型得到ε=7.96%，比仿真结主回路参数设计-电动液压滚圆机滚弧机折弯机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name