模块化多电平换流器MMC原理简介资料PPT学习教案.pptx

《模块化多电平换流器MMC原理简介资料PPT学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模块化多电平换流器MMC原理简介资料PPT学习教案.pptx（37页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1模块化多电平换流器模块化多电平换流器MMC原理原理(yunl)简简介资料介资料第一页，共37页。基本原理基本原理基本原理基本原理在电网中，有功功率从相位超前侧流向相位滞后侧，无功功率在电网中，有功功率从相位超前侧流向相位滞后侧，无功功率(w n n l)(w n n l)由电压由电压幅值高侧流向幅值低侧！幅值高侧流向幅值低侧！UIUCUS第1页/共37页第二页，共37页。基本原理基本原理基本原理基本原理UUCUSUcUsULUC US时时,I 为容性为容性ItUUCUStUSUCULUC 0UC投入投入21000切除切除4010UC闭锁闭锁60000具体开关状态(zhungti)如表1

2、所述。表1 子模块的工作状态(zhungti)表1 子模块(m kui)的工作状态MMC主回路主回路(hul)拓扑结构拓扑结构第10页/共37页第十一页，共37页。MMC主回路主回路(hul)拓扑结构拓扑结构第11页/共37页第十二页，共37页。桥臂电感桥臂电感桥臂电感桥臂电感(din n)Larm(din n)Larm(din n)Larm(din n)Larm设计设计设计设计桥臂电感作用桥臂电感作用(zuyng)(zuyng)1 1、交流连接电感、交流连接电感2 2、抑制相间环流、抑制相间环流3 3、抑制短路电流、抑制短路电流2 2、主回路参数、主回路参数(cnsh)(cnsh)设计设计第

3、12页/共37页第十三页，共37页。桥臂电感桥臂电感桥臂电感桥臂电感(din n)Larm(din n)Larm(din n)Larm(din n)Larm设计设计设计设计由于交流侧的三相线电压有效值为由于交流侧的三相线电压有效值为10 kV10 kV，即相电压有效值为，即相电压有效值为5.77 kV5.77 kV。由于直流电压为。由于直流电压为20 kV20 kV，则则MMCMMC输出的交流相电压有效值最大为输出的交流相电压有效值最大为7.07 kV7.07 kV。2.5 Mvar,2.5 Mvar,零功率因数运行时，允许电感上的压降最大为零功率因数运行时，允许电感上的压降最大为此时，允许的

4、网侧电感最大值为此时，允许的网侧电感最大值为1.3 kV/(250 Hz145A)=28.6 mH1.3 kV/(250 Hz145A)=28.6 mH。在初始在初始(ch sh)(ch sh)引进技术资料中取值引进技术资料中取值20mH20mH。2 2、主回路参数、主回路参数(cnsh)(cnsh)设计设计第13页/共37页第十四页，共37页。桥臂电感桥臂电感桥臂电感桥臂电感(din n)Larm(din n)Larm(din n)Larm(din n)Larm设计设计设计设计电感量越大，电流波形越好控制电感量越大，电流波形越好控制(kngzh)(kngzh)、并网冲击越小、环流抑制越方便，

5、但是电感压降越、并网冲击越小、环流抑制越方便，但是电感压降越大、成本越高。因为需要更多的功率单元支撑才能发出同等无功功率。大、成本越高。因为需要更多的功率单元支撑才能发出同等无功功率。电感量越小，柜体体积和成本越低，但是系统稳定性变差。对控制电感量越小，柜体体积和成本越低，但是系统稳定性变差。对控制(kngzh)(kngzh)算法提出更高要求。算法提出更高要求。通过电科院动模试验，目前已经把桥臂电感量从通过电科院动模试验，目前已经把桥臂电感量从20mH20mH下降到下降到5mH5mH。实际上在系统仿真模型中，。实际上在系统仿真模型中，桥臂电感量可以达到桥臂电感量可以达到3mH3mH并且系统保持

6、稳定。并且系统保持稳定。2 2、主回路参数、主回路参数(cnsh)(cnsh)设计设计第14页/共37页第十五页，共37页。功率功率功率功率(gngl)(gngl)(gngl)(gngl)模块直流电容模块直流电容模块直流电容模块直流电容模块电容参数的大小直接决定了电容电压的波动范围。在额定工况下，由于功率模块模块电容参数的大小直接决定了电容电压的波动范围。在额定工况下，由于功率模块直流电容的额定电压为直流电容的额定电压为2000 V2000 V，按照纹波系数，按照纹波系数=5%=5%，则直流电容，则直流电容CC应满足：应满足：因为本次试验方式受到时序限制，所以因为本次试验方式受到时序限制，所以

7、(suy)(suy)设置功率模块直流电容设置功率模块直流电容10mF10mF。2 2、主回路参数、主回路参数(cnsh)(cnsh)设计设计第15页/共37页第十六页，共37页。2 2、主回路、主回路(hul)(hul)参数设计参数设计-减小电容后波形减小电容后波形第16页/共37页第十七页，共37页。2 2、主回路参数设计、主回路参数设计-增加电容增加电容(dinrng)(dinrng)后波形后波形第17页/共37页第十八页，共37页。目前的控制方法，能够满足：目前的控制方法，能够满足：1 1、在、在1-50Hz1-50Hz变频工况，功率单元按照变频工况，功率单元按照30uf/A30uf/A

8、电容设置，装置保持稳定电容设置，装置保持稳定2 2、在、在50Hz50Hz定频工况，功率单元按照定频工况，功率单元按照15uf/A15uf/A电容设置，装置保持稳定电容设置，装置保持稳定 如果控制方式能够达到如果控制方式能够达到(d do)(d do)在在1-50Hz1-50Hz变频工况，功率单元变频工况，功率单元按照按照10uf/A10uf/A电容设置，装置保持稳定。那么就可以考虑功率单元按照薄电容设置，装置保持稳定。那么就可以考虑功率单元按照薄膜电容代替电解电容。膜电容代替电解电容。2 2、主回路参数、主回路参数(cnsh)(cnsh)设计设计第18页/共37页第十九页，共37页。4 4、

9、MMCMMC控制策略控制策略【总体控制功能设计】【总体控制功能设计】外环控制器：换流器外环控制器：换流器1 1作为从站，换流器作为从站，换流器2 2作为主站，高压直流电压（额定极间电压作为主站，高压直流电压（额定极间电压20 kV20 kV）由换流器）由换流器1 1从站负责控制，两站之间的有功功率可以反转，两站各自的无功从站负责控制，两站之间的有功功率可以反转，两站各自的无功功率控制相互独立功率控制相互独立(dl)(dl)。换流器换流器1 1为直流电压环为直流电压环+无功功率给定；无功功率给定；换流器换流器2 2为有功功率给定为有功功率给定+无功功率给定；无功功率给定；第19页/共37页第二十

10、页，共37页。5 5、MMCMMC功率功率(gngl)(gngl)模块模块均压控制均压控制每个每个MMCMMC换流器的功率模块电压的分别进行均衡控制，换流器的功率模块电压的分别进行均衡控制，6 6个桥臂相互之间没有个桥臂相互之间没有(mi yu)(mi yu)影响。影响。在一个控制周期内，则根据桥臂电流的方向确定此桥臂功率模块的投入在一个控制周期内，则根据桥臂电流的方向确定此桥臂功率模块的投入/切除状态：切除状态：（a a）若桥臂电流为投入的模块电容充电，则功率模块按照电容电压从低到高的）若桥臂电流为投入的模块电容充电，则功率模块按照电容电压从低到高的顺序排列，最低的顺序排列，最低的N N个模

11、块在该控制周期内一直处于投入状态。个模块在该控制周期内一直处于投入状态。（b b）若桥臂电流为投入的模块电容放电，则功率模块按照电容电压从高到低的）若桥臂电流为投入的模块电容放电，则功率模块按照电容电压从高到低的顺序排列，最高的顺序排列，最高的N N个模块在该控制周期内一直处于投入状态。个模块在该控制周期内一直处于投入状态。第20页/共37页第二十一页，共37页。柔性柔性(ru xn)(ru xn)直流输电直流输电3、用途、用途(yngt)介绍介绍第21页/共37页第二十二页，共37页。四象限四象限(xingxin)(xingxin)高压变频器，带绕线异步电机高压变频器，带绕线异步电机3、用途

12、、用途(yngt)介绍介绍第22页/共37页第二十三页，共37页。四象限四象限(xingxin)(xingxin)高压变频器，带绕线异步电机高压变频器，带绕线异步电机3、用途、用途(yngt)介绍介绍第23页/共37页第二十四页，共37页。25为什么要变频(bin pn)？异步电动机的工作特性及变频(bin pn)调速电机电机电机电机(dinj)(dinj)调速及矢量控制原理调速及矢量控制原理调速及矢量控制原理调速及矢量控制原理第24页/共37页第二十五页，共37页。26二、交流调速系统二、交流调速系统(xtng)的分类的分类交流交流(jioli)电动机电动机异步电动机异步电动机 同步同步(t

13、ngb)电动机电动机 励磁同步电动机励磁同步电动机 永磁同步电动机永磁同步电动机 无刷直流电动机无刷直流电动机及及开关磁阻电动机开关磁阻电动机都满足都满足“定子电流的频率与转速有严格比例关系定子电流的频率与转速有严格比例关系”的条件，所以也把它归入的条件，所以也把它归入同步电动机同步电动机交流电动机的定子绕组通入交流电交流电动机的定子绕组通入交流电(或周期脉冲电流或周期脉冲电流)后，其定子磁动势是一后，其定子磁动势是一个旋转个旋转(或步进旋转或步进旋转)的磁动势，当的磁动势，当电机转子的转速与定子电流的频率有严电机转子的转速与定子电流的频率有严格比例关系格比例关系的电动机称的电动机称同步电动机

14、同步电动机，无严格比例关系的电动机称，无严格比例关系的电动机称异步电动机异步电动机。第25页/共37页第二十六页，共37页。271 异步电动机的电路异步电动机的电路(dinl)等效原理图等效原理图第26页/共37页第二十七页，共37页。28一、固有一、固有(gyu)机械特性机械特性1 异步电动机的机械异步电动机的机械(jxi)特性特性转矩的参数(cnsh)表达式第27页/共37页第二十八页，共37页。29 起动时，转子中的电势、起动时，转子中的电势、电流的频率电流的频率等于或接近等于或接近于电源频率于电源频率电流较大时，定子电流较大时，定子(dngz)漏抗上的压降增大漏抗上的压降增大 起动转矩

15、起动转矩(q dn zhun j)不大不大 第28页/共37页第二十九页，共37页。30异步电动机的机械异步电动机的机械(jxi)特性表达式特性表达式 有曲线段和直线有曲线段和直线(zhxin)段组成，以最大转矩段组成，以最大转矩 为界。为界。第29页/共37页第三十页，共37页。31二、起动时应减小起动电流二、起动时应减小起动电流(dinli)，增大起动转矩，增大起动转矩 降低起动时转子回路中的降低起动时转子回路中的 与与 的比值的比值 变频起动，在较低的频变频起动，在较低的频率下起动电动机，使起率下起动电动机，使起动时的动时的 减小减小 转子回路串入转子回路串入电阻，增加电阻，增加 1、绕

16、线式异步电机、绕线式异步电机第30页/共37页第三十一页，共37页。32二、起动时应减小起动电流二、起动时应减小起动电流(dinli)，增大起动转矩，增大起动转矩 大容量绕线电机软启动装置例如水阻启动、干阻启动等，原理都是在电机转子回路串入电阻，增加启动转矩。业内(y ni)以追日、万洲、大力等为龙头的襄樊软启动企业，占据全国大部分的市场份额。1、绕线式异步电机、绕线式异步电机第31页/共37页第三十二页，共37页。332、鼠笼型异步电机、鼠笼型异步电机在不影响在不影响“能起动能起动”的前提下，尽可能减小起动电流，的前提下，尽可能减小起动电流，以减小起动电流对电网以减小起动电流对电网(dinw

17、ng)的冲击的冲击 I.降压起动（起动电流降压起动（起动电流(dinli)减小，起动转矩随电压平方减小）减小，起动转矩随电压平方减小）1 自耦变压器降压自耦变压器降压(jin y)起动起动 3 定子回路串电抗器起动定子回路串电抗器起动 4 用晶闸管构成的交流调压器降压起动用晶闸管构成的交流调压器降压起动 第32页/共37页第三十三页，共37页。342、鼠笼型异步电机、鼠笼型异步电机II.某些特种电机，利用某些特种电机，利用“挤流效应挤流效应”设计深槽转子电机，或双鼠笼转子电设计深槽转子电机，或双鼠笼转子电机。原理都是提高起动时的转子电阻，增加启动转矩，达到降低启动电机。原理都是提高起动时的转子

18、电阻，增加启动转矩，达到降低启动电流的目的。但是流的目的。但是(dnsh)这些方式会增加有功功率损耗。这些方式会增加有功功率损耗。第33页/共37页第三十四页，共37页。35 异步电动机变频异步电动机变频(bin pn)调电压与频率的协调控调电压与频率的协调控制制定子每相电动势的有效值定子每相电动势的有效值:定子每相绕组的有效串联匝数定子每相绕组的有效串联匝数 每极气隙磁通量每极气隙磁通量 电机调速运行(ynxng)时应保持气隙磁通 恒定：磁通太强-电机励磁电流增大，功率因数降低，铁耗增大。磁通太弱-电机铁芯不能充分利用，电磁转矩矩下降。为了保持为了保持 磁通为常数，调频时应同时调压，使磁通为

19、常数，调频时应同时调压，使 U/F=C,U/F=C,变频变频(bin pn)(bin pn)调速系统常被称为变压变频调速系统常被称为变压变频(bin pn)(bin pn)（VVVFVVVF）调速系统）调速系统(Variable voltage,variable frequnecy)第34页/共37页第三十五页，共37页。3 异步电动机的调速异步电动机的调速变频调速变频调速 MMCMMC目前的技术能力目前的技术能力(nngl)(nngl)能够满足：能够满足：在在1-50Hz1-50Hz变频工况，功率单元按照变频工况，功率单元按照30uf/A30uf/A电容电容设置，装置保持稳定。这也是电解电容纹波承受能力设置，装置保持稳定。这也是电解电容纹波承受能力(nngl)(nngl)。如果控制方式能够达到在如果控制方式能够达到在1-50Hz1-50Hz变频工况，功变频工况，功率单元按照率单元按照10uf/A10uf/A电容设置，装置保持稳定。那么就可以考电容设置，装置保持稳定。那么就可以考虑功率单元按照薄膜电容代替电解电容。直流电容稳定也是虑功率单元按照薄膜电容代替电解电容。直流电容稳定也是MMCMMC变频器主要难点之一。变频器主要难点之一。第35页/共37页第三十六页，共37页。37谢谢(xi xie)大家!第36页/共37页第三十七页，共37页。