基于mmc的轻型高压直流输电系统的建模与控制
基于RTDS的MMC-HVDC系统建模与仿真的开题报告
基于RTDS的MMC-HVDC系统建模与仿真的开题报告一、研究背景随着电力系统的发展，交流输电和直流输电技术扮演着不同重要的角色。
高压直流输电（HVDC）已经被广泛应用于长距离电力输送和跨越海洋的越大电力输送。
多级换流器（MMC）作为一种最新的HVDC技术，已经越来越受到关注。
MMC拥有多级微电网结构、短路能力强和高可靠性等特点，可以有效地解决传统HVDC技术中的问题，如换流器失效、并接和逆变器过载等问题。
为了深入了解MMC-HVDC系统的运行机理和优越性能，需要进行系统级建模和仿真。
由于MMC形式的多级结构和大量的开关器件，MMC-HVDC系统的建模和仿真非常复杂。
因此，需要选择合适的建模工具和仿真平台，以实现对MMC-HVDC系统的快速建模和仿真分析。
基于RTDS（Real-Time Digital Simulator）的MMC-HVDC系统建模和仿真是目前应用最广泛的方法之一，该方法可以快速准确地模拟系统电气特性和故障情况。
RTDS是一种真实的数字仿真器，它模拟实际电力系统中的电源、传输线、输电系统和负载等运行状态，可以实现快速仿真和快速故障切除处理。
因此，通过使用RTDS构建MMC-HVDC系统模型，可以对系统进行准确的电气和动态性能分析。
二、研究目的本研究的主要目的是基于RTDS平台构建MMC-HVDC系统模型，包括MMC模型、直流线模型和升压变压器模型，以实现MMC的电气和动态性能仿真分析，并分析MMC的运行机理和优越性能。
三、研究内容本研究的主要内容包括：1. MMC-HVDC系统的基本理论和技术知识的学习和了解2. RTDS平台的学习和使用3. MMC-HVDC系统模型的建立，包括MMC模型、直流线模型和升压变压器模型4. 系统静态和动态性能的仿真分析，包括直流侧电压/电流波形分析、直流电压/电流调节和传输功率分析等5. MMC运行机理和性能优越性分析四、研究意义本研究的意义在于：1. 加深对MMC-HVDC系统的理解和认识，为电力系统运行和控制提供技术支持2. 探索MMC-HVDC技术在大规模电力输送中的应用，为能源高效传输打下基础3. 为电力系统建模和仿真提供参考和借鉴，促进电力系统技术的发展。
基于MMC的多端直流输电系统控制方法研究的开题报告
基于MMC的多端直流输电系统控制方法研究的开题报告一、选题背景随着经济和人口的不断增长，人们对能源的需求也越来越高，而传统的交流输电系统存在输电距离远、输电损失大等问题，因此直流输电系统逐渐成为了研究的热点。
而在实际应用中，多端直流输电系统具有输电距离长、输电效率高等优点，因此受到了广泛关注。
MMC（Modular Multilevel Converter）技术作为多端直流输电系统中主要的变换器技术之一，其控制方法对于提高系统性能至关重要。
二、选题意义多端直流输电系统采用MMC技术后能够实现多端电压互相协调，使得直流输电系统的可靠性和稳定性得到了提高。
在此基础上，针对MMC 技术在多端直流输电系统中应用时出现的控制问题展开研究，能够进一步提高直流输电系统的输电效率和能源利用率。
三、研究内容采用MMC技术的多端直流输电系统需要研究其控制方法，本课题将针对该问题进行研究，包括以下方面：1. 对MMC技术及其在多端直流输电系统中的应用进行分析和研究；2. 分析多端直流输电系统的控制策略，探究其控制方法；3. 针对MMC技术在多端直流输电系统中可能出现的问题，设计相应的控制方法；4. 基于PSCAD/EMTDC仿真平台，验证所提出的控制方法的可行性和有效性；5. 对所提出的控制方法进行实际系统应用的测试和验证。
四、预期结果通过对MMC技术在多端直流输电系统中的控制方法的研究，可以使得系统的输电效率和能源利用率得到提高，进一步促进直流输电系统的实际应用。
五、研究方法本研究将采用文献调研和实验仿真相结合的方法，通过对MMC技术的理论研究和应用实践进行研究，进一步分析其在多端直流输电系统中的作用和应用潜力，设计相应的控制方法，并在仿真平台和实际系统中进行测试验证。
六、研究进度安排第一年：1. 文献调研和理论研究；2. 设计多端直流输电系统的控制策略并进行仿真；3. 针对MMC技术在多端直流输电系统中的问题进行探索和设计。
向无源网络供电的MMC型直流输电系统建模与控制
向无源网络供电的MMC型直流输电系统建模与控制管敏渊;徐政【摘要】模块化多电平换流器(MMC)是一种适合用于电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)的多电平电压源换流器拓扑.本文分析了向无源网络供电的MMC 型VSC-HVDC的系统结构和工作原理,给出了MMC型VSC-HVDC通用的换流系统和受端交流系统的数学模型,据此建立了无源逆变的内环电流和外环电压的双闭环控制系统.通过给定无源逆变的同步相位,保证了供电频率的不变性.在PSCAD/EMTDC中搭建了向无源网络供电的MMC型VSC-HVDC仿真系统,对有功和无功负荷增加以及交流电压抬升等三种工况进行了仿真研究.仿真结果表明所设计的控制器可以实现快速精确的电压电流反馈控制,具有良好的稳态精度和暂态响应特性,能够向无源网络提供高质量的电能供应.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2013(028)002【总页数】9页(P255-263)【关键词】模块化多电平换流器;电压源换流器型高压直流输电;无源网络;矢量控制;双闭环【作者】管敏渊;徐政【作者单位】浙江大学电气工程学院杭州 310027;浙江大学电气工程学院杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TM7211 引言基于晶闸管的传统直流输电技术需要借助外部电源实现换相，因此无法向无源网络供电[1]。
这是传统直流输电的重要技术缺陷。
电压源换流器型直流输电技术，也称为柔性直流输电技术，是新一代的直流输电技术。
VSC-HVDC采用可关断器件，无须借助外部电源实现换相，可以向无源网络供电，从而拓展了直流输电技术的应用领域[2-5]。
随着国民经济的发展，向城市中心和海上孤岛等无源负荷供电以及间歇型分布式能源系统并网的需求日益增加。
在实际工程方面，ABB公司的 Troll A VSC-HVDC工程已于2005年投运，用于向海上油气平台提供低成本、高可靠性的清洁电能，取得了很好的经济技术效果[6]；另外，该公司的Valhall等多个类似的工程也正在建设当中[7]。
《基于MMC的柔性直流配电网保护方案研究》
《基于MMC的柔性直流配电网保护方案研究》篇一一、引言随着电力系统的快速发展和能源结构的转变，柔性直流配电网在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
模块化多电平换流器（MMC）作为一种先进的电力电子技术，因其高电压等级、高功率因数和灵活的拓扑结构等优点，在柔性直流配电网中得到了广泛应用。
然而，MMC型柔性直流配电网的复杂性和特殊性，使得其保护方案的设计和实施变得尤为重要。
本文将就基于MMC 的柔性直流配电网保护方案进行研究，以期为实际工程提供理论依据和指导。
二、MMC型柔性直流配电网的特点MMC型柔性直流配电网具有高电压等级、高功率因数、灵活的拓扑结构等优点，同时其也具有故障电流特性复杂、换流器控制复杂等特点。
这些特点使得传统的交流电网保护方案无法直接应用于柔性直流配电网，需要针对其特点进行专门的研究和设计。
三、保护方案的设计原则针对MMC型柔性直流配电网的特点，保护方案的设计应遵循以下原则：1. 快速性：保护方案应能在故障发生后尽快检测并动作，以减小故障对系统的影响。
2. 准确性：保护方案应能准确区分故障类型和位置，避免误动作和拒动作。
3. 可靠性：保护方案应具备高可靠性，确保在各种运行条件下都能正常工作。
4. 灵活性：保护方案应能满足不同运行方式和拓扑结构的需求。
四、基于MMC的柔性直流配电网保护方案针对MMC型柔性直流配电网的特点和保护方案的设计原则，本文提出以下保护方案：1. 故障检测与定位：通过分析MMC换流器的电压、电流等信号，结合故障特征提取算法，实现故障的快速检测与定位。
同时，结合线路阻抗、电压等参数，实现故障类型的准确判断。
2. 故障隔离与恢复：采用模块化设计思想，将系统划分为多个独立区域，通过快速切断故障区域与系统的联系，实现故障隔离。
同时，通过优化控制策略，实现非故障区域的快速恢复供电。
3. 保护策略的优化与协调：针对不同运行方式和拓扑结构的需求，制定灵活的保护策略。
同时，实现不同保护策略之间的协调配合，提高系统的整体保护性能。
MMC型柔性直流输电系统建模、安全稳定分析与故障穿越策略研究
MMC型柔性直流输电系统建模、安全稳定分析与故障穿越策略研究1. 本文概述随着全球能源需求的不断增长和电网规模的扩大，柔性直流输电技术（MMCHVDC）因其高效率、高可控性和良好的故障穿越能力而成为现代电网的重要组成部分。
本文旨在深入探讨MMC型柔性直流输电系统的建模方法、安全稳定特性分析以及故障穿越策略，以期为实际工程应用提供理论支持和策略指导。
本文将详细阐述MMCHVDC系统的基本原理和结构特点，为后续建模和分析奠定基础。
本文将重点探讨MMCHVDC系统的数学建模方法，包括其交流侧和直流侧的动态模型，以及控制器的设计。
这部分内容将采用现代控制理论，结合仿真软件进行模型验证，确保模型的准确性和实用性。
在安全稳定分析部分，本文将基于所建立的模型，分析MMCHVDC 系统在各种运行条件下的稳定性，包括正常运行、负载变化和故障情况。
特别地，本文将重点研究系统在直流侧和交流侧故障时的响应特性，以及这些故障对系统稳定性的影响。
本文将提出一套完整的故障穿越策略，以增强MMCHVDC系统在电网故障时的鲁棒性和稳定性。
这些策略将涵盖故障检测、故障隔离、系统恢复等多个方面，旨在确保系统能够在各种故障情况下保持稳定运行，最大限度地减少故障对电网的影响。
总体而言，本文的研究成果将为MMC型柔性直流输电系统的设计、运行和控制提供重要的理论参考和实践指导，有助于推动该技术在智能电网和可再生能源领域的广泛应用。
2. 型柔性直流输电系统概述MMC（Modular Multilevel Converter）型柔性直流输电系统，作为一种新型的电力电子输电技术，以其独特的模块化设计和优越的电力调节能力，近年来在高压直流输电（HVDC）领域受到了广泛关注。
该系统主要由多个子模块组成，每个子模块包含一个绝缘栅双极晶体管（IGBT）和反并二极管，以及相应的电容器。
通过控制IGBT的开关状态，可以实现对电压的精确控制，从而实现有功和无功的独立控制。
《基于MMC的柔性直流配电网保护方案研究》
《基于MMC的柔性直流配电网保护方案研究》一、引言随着电力系统的不断发展和技术的不断进步，柔性直流配电网以其能够提供更加灵活、高效和可靠的电力供应而备受关注。
其中，模块化多电平换流器（MMC）以其独特的优点在柔性直流配电网中得到了广泛应用。
然而，柔性直流配电网的保护方案问题依然存在，对系统安全、稳定和高效运行构成了挑战。
因此，本文旨在研究基于MMC的柔性直流配电网保护方案，为电力系统的安全稳定运行提供保障。
二、MMC在柔性直流配电网中的应用MMC作为一种新型的电力电子变换器，具有结构简单、模块化程度高、能够输出高质量的电能等优点，因此在柔性直流配电网中得到了广泛应用。
MMC通过多个子模块串联的方式，实现了电压的均衡分配和电流的灵活控制，从而提高了系统的可靠性和灵活性。
三、柔性直流配电网保护方案的研究现状目前，针对柔性直流配电网的保护方案研究已经取得了一定的成果。
然而，由于柔性直流配电网的复杂性和特殊性，现有的保护方案仍存在一些问题和挑战。
例如，保护装置的配置、保护原理的选择、保护动作的协调等方面仍需进一步研究和改进。
四、基于MMC的柔性直流配电网保护方案的设计针对上述问题，本文提出了一种基于MMC的柔性直流配电网保护方案。
该方案主要包括以下几个方面：1. 保护装置的配置：根据系统结构和运行特点，合理配置保护装置，包括电流保护、电压保护、功率保护等。
同时，考虑到系统的灵活性和可扩展性，保护装置应具有高度的可配置性和可扩展性。
2. 保护原理的选择：针对柔性直流配电网的特点，采用差动保护和纵联保护等原理。
差动保护通过比较线路两端的电流差来检测故障，纵联保护则通过通信方式实现线路两端的协同保护。
此外，还可以采用基于人工智能的故障诊断方法，提高保护的准确性和可靠性。
3. 保护动作的协调：为了保证系统的可靠性和稳定性，保护动作应具有快速性和选择性。
在故障发生时，应首先切除故障线路或设备，以避免故障扩大。
同时，应考虑到系统其他部分的运行安全，避免误动或拒动。
基于模块化多电平变流器的轻型直流输电系统
基于模块化多电平变流器的轻型直流输电系统一、本文概述随着能源互联网的快速发展和可再生能源的大规模接入，轻型直流输电系统（Light Direct Current Transmission System, LDCTS）以其灵活、高效和环保的特点，逐渐成为电力系统中的重要组成部分。
其中，模块化多电平变流器（Modular Multilevel Converter, MMC）作为LDCTS的核心设备，其性能直接影响到整个输电系统的稳定性和经济性。
本文旨在深入研究基于MMC的LDCTS的设计、控制及优化问题，为轻型直流输电系统的工程实践提供理论支撑和技术指导。
本文首先简要介绍了LDCTS和MMC的基本概念、发展历程和应用现状，阐述了研究基于MMC的LDCTS的重要性和意义。
接着，详细分析了MMC的数学模型、调制策略和控制方法，研究了MMC在LDCTS中的应用及其关键技术问题。
在此基础上，本文提出了一种优化的MMC 控制策略，通过仿真和实验验证了该策略的有效性和优越性。
本文还讨论了LDCTS的故障检测与保护、系统稳定性分析和优化运行等问题，为LDCTS的安全、可靠和高效运行提供了保障。
本文总结了基于MMC的LDCTS的研究成果和进展，指出了当前研究中存在的问题和挑战，并展望了未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，可以为轻型直流输电系统的进一步研究和实践提供有益的参考和借鉴。
二、模块化多电平变流器的基本原理模块化多电平变流器（Modular Multilevel Converter，MMC）是一种新型的电压源型换流器，它结合了模块化设计和多电平技术，使得直流输电系统具有更高的效率和灵活性。
MMC的基本原理在于将传统的两电平或三电平换流器分解成多个低电压子模块（Submodule，SM），这些子模块可以独立控制并串联连接，从而构建出高电压、多电平的换流器。
每个子模块通常由绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和反向并联二极管（Diode）组成，通过控制IGBT的通断，可以实现子模块输出电压的灵活控制。
基于MMC的轻型高压直流输电系统等效建模研究
基于MMC的轻型高压直流输电系统等效建模研究摘要：针对MMC-HVDC轻型直流输电系统电磁暂态仿真用时较长问题，本文提出了一种模块化多电平换流器电磁暂态快速仿真方法，该方法可以准确模拟柔性直流输电系统各种正常运行工况。
在PSCAD/EMTDC仿真平台上分别建立了50级联柔性直流输电系统等效模型和实际模型，并对该等效建模方法进行了评估，评估结果证明了该方法的正确性与高效性。
关键词：高压直流输电；模块化多电平换流器；电磁暂态仿真引言：随着环境问题和能源危机的加剧，风能、太阳能等可再生能源发电得到了突飞猛进的发展。
轻型直流输电技术作为清洁能源并网的有效手段，受到了越来越多人的重视[1-3]。
基于两电平或者三电平换流技术的柔性直流输电技术，交流侧电压谐波含量较高，而且需要体积庞大的交流滤波器，增加了换流站的成本和占地。
模块化多电平换流技术（Modular Multilevel Converter, MMC）作为一种新型的换流技术，它模块化程度高，易于扩展，可以实现任意电平输出，在柔性直流输电领域具有明显优势[4]。
电磁暂态仿真是分析和设计柔性直流输电系统的必要手段。
电压源换流器采用全控型开关器件，其开关频率较高，显著增加了仿真软件的负担，消耗较多的仿真时间[5-6]。
在西门子公司的“Trans Bay Cable”工程中，桥臂子模块数目已经达到200[7]。
基于MMC电磁暂态仿真过程中，随着子模块数目的增多，极大的增加了仿真负担。
因此，需要设计一种常快速的电磁暂态仿真方法，简化系统电路，缩短仿真用时。
1 MMC等效建模方法如果上下桥臂互补通断，则子模块只在投入和切除状态之间相互切换，闭锁状态不会出现。
这样单个桥臂中的一组IGBT和续流二极管可用一个理想开关等效。
IGBT的触发信号作为该开关的通断信号，可得图4所示的子模块等效简化电路。
2仿真分析为了验证MMC等效建模方法的正确性与有效性，在PSCAD中建立分别了50级联MMC-HVDC直流输电系统等效模型和实际模型。
基于MMC的多端直流输电系统简化建模与仿真研究
基于MMC的多端直流输电系统简化建模与仿真研究摘要：模块化多电平换流器高压直流输电（MMC-HVDC）以其独特的技术优势，已成为未来电压源换流器高压直流输电领域的发展趋势。
本文通过对MMC拓扑结构和数学模型进行推导和化简，在保证了仿真精度的前提下，应用了提高MMC仿真效率的理论和方法，基于PSCAD/EMTDC仿真平台建立了三端MMC-HVDC输电系统的简化模型，仿真结果具有较好的动态性能。
关键词：模块化多电平换流器；柔性直流输电；电磁暂态仿真一、引言相比于传统电网换相的高压直流输电技术（LCC-HVDC），基于电压源换流器的高压直流输电技术（VSC-HVDC）具有不存在换相失败、有功无功功率的快速解耦控制等优势 [1-2]。
模块化多电平（Modular Multilevel Convertor，MMC）以其模块化设计、可拓展性好、单个器件开关频率低、谐波性能好等诸多优点已经成为电压源换流站技术的首选技术方案[3]。
目前已投运的MMC-HVDC工程有美国的Trans Bay Cable工程、中国的上海南汇风电场示范工程和南澳三端柔性直流输电工程[4，5]。
其中在我国广东建立的南澳多端柔性直流输电工程为世界首个投运的多端直流工程[6]。
相关研究表明，MMC-HVDC系统将在风电场联网、电网异步互联、城市中心供电等领域得到广泛应用[7]。
当MMC换流阀从低电压等级、小容量发展到高电压等级、大容量时，每个桥臂串联的子模块数急剧增加。
采用PSCAD/EMTDC等电磁暂态软件仿真时，大量IGBT快速的导通、关断将使得主电路形成的节点导纳矩阵不断变化。
由于每次变化后形成的节点导纳矩阵规模较大，矩阵求逆将特别耗时，给研究高电压等级、大容量MMC-HVDC的并网仿真分析带来了巨大的困难。
因此，在考虑能反映换流器基本运行特性的同时，若能提高仿真速度，将对多端MMC-HVDC的并网仿真分析起到至关重要的作用。
二、MMC等效计算模型1.1桥臂的等效电路模块化多电平逆变器MMC的每个桥臂由N个半桥子模块串联而成，桥臂的工作状态有闭锁状态和解闭锁状态。
MMC-HVDC系统数学模型及其控制策略
MMC-HVDC系统数学模型及其控制策略曹春刚;赵成勇;陈晓芳【摘要】Modular multilevel converter (MMC) is a new topology in VSC-HVDC,which is different from the conventional two level VSC. Therefore.it is significant to study the modeling and control strategy of MMC-HVDC. The topology and working principle of MMC are introduced in this paper. Considering the reactance of the bridge, the mathematic model of the MMC-HVDC was developed, and the simplified circuit diagram of MMC-HVDC was obtained. The 21-level MMC-HVDC system was constructed in PSCAD/EMTDC environment. In the synchronous dq reference frame, the feed forward compensation control strategy is applied, and the simulation results verify that the mathematical model is correct and the control strategy is effective.%模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)是电压源换流器型直流输电领域的一种新型拓扑,与传统的两电平存在一定的不同,因而对其建模及控制策略进行研究,有重要的意义.论文介绍了MMC的拓扑结构及工作原理.在考虑桥臂电抗的基础上,推导出模块化多电平换流器型直流输电MMC-HVDC(modular multilevel converter-high voltage direct current)的数学模型,进一步得到MMC-HVDC的简化电路图.在PSCAD/EMTDC下搭建了21电平MMC-HVDC系统,在dq同步旋转坐标系下,采用前馈解耦控制策略进行仿真研究,仿真结果验证了该数学模型的正确性和控制策略的有效性.【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》【年(卷),期】2012(024)004【总页数】6页(P13-18)【关键词】模块化多电平换流器;桥臂电抗;数学模型;简化电路图;控制策略【作者】曹春刚;赵成勇;陈晓芳【作者单位】华北电力大学(保定)电气与电子工程学院,保定071003;华北电力大学(保定)电气与电子工程学院,保定071003;华北电力大学(保定)电气与电子工程学院,保定071003【正文语种】中文【中图分类】TM721.1电压源换流器型直流输电VSC-HVDC(voltage source converter-high voltage direct current)，具有有功无功灵活可调、占地面积小、环境污染小、具备黑启动能力等显著优点，在可再生清洁能源(如风能和太阳能)的大力开发和利用，城市配电网转入地下改造等领域得到越来越广泛的应用[1～5]。
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基于mmc的轻型高压直流输电系统的建模与
控制
随着电力系统的不断发展和电力需求的增加，高压直流输电逐渐
成为一种高效、安全、稳定的电力传输方式。
在高压直流输电系统中，直流电源通过高压换流器将电流转换成双向流动的交流电，然后通过
高压直流线路将电力传输至目标地区，再由高压换流器将电流转换回
直流电供电用户使用。
MMC（Modular Multilevel Converter）是一种新型的高压直流输
电系统，其特点是具有模块化的结构、分段控制结构、稳态调节能力
强等优点。
MMC系统具有较高的电压等级和电流等级，需要采用精确、高效的控制方法来保证系统的正常运行和稳定性。
MMC系统的建模和控制是MMC技术研究的关键部分之一。
在MMC系统建模中，需要考虑各模块之间的相互作用关系，MMC的拓扑结构和开关状态对系统性能的影响等因素。
MMC系统的基本模型可以分为电路模型和动态模型两部分。
电路模型是模拟MMC模块间的物
理连接，通常使用电感、电阻、电容等元件模拟MMC模块内部电路。
动态模型则是模拟MMC模块的运行过程，通常使用微分方程或状态空
间方程来描述MMC系统的动态响应过程。
在MMC系统控制中，需要考虑MMC模块的电流、电压、功率等参数，并采用适当的控制策略来保证系统的稳定性和控制性能。
常用的MMC控制策略包括PID控制、模型预测控制、基于扰动观测器的控制等。
其中，模型预测控制是一种适用于MMC系统的高级控制策略，通过对MMC系统的建模和预测，实现对MMC系统的电流、电压等参数的精确控制，提高了MMC系统的响应速度和稳定性。
总之，MMC技术是未来电力系统的一项重要技术，MMC系统的建模
和控制是MMC技术研究的关键部分之一。
通过合理的建模和控制策略，可以实现MMC系统的优化运行和高效稳定的电力传输。