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电动汽车驱动
★ 5.0
一种基于级联H桥与混合频率调制的新紧凑型软开点
A New Compact Soft Open Point Based on Cascaded H-Bridge and Mixed-Frequency Modulation
| 作者 | Haixi Zhao · Wu Chen · Jianxi Lan · Yubo Yuan · Yeyuan Xie |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2024年11月 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 软开放点 混合频率调制 模块化多电平变换器 环流抑制策略 仿真验证 |
语言:
中文摘要
作为一种取代常规联络开关的电力电子装置,柔性联络开关(SOP)能够提高配电网的运行灵活性。现有的SOP项目大多采用背靠背模块化多电平换流器(BTB - MMC)拓扑。然而,BTB - MMC需要大量的子模块,成本高且体积大。本文提出了一种基于混合频率调制的SOP(MFSOP)拓扑。所提出的MFSOP由一个并联级联H桥(CHB)、多个串联CHB和多个<italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">LC</i>谐振支路组成。每个端口都配备了一台Y - △变压器,用于将混合频率调制引入的中频零序电压与电网隔离。与传统的BTB - MMC相比,所提出的MFSOP可以减少子模块的数量,从而使SOP的体积更加紧凑。推导了环流模型,并基于环流模型提出了两种环流抑制策略。然后,阐述了控制策略并设计了关键参数。最后,通过仿真和实验结果验证了所提出的MFSOP的正确性和有效性。
English Abstract
As a power electronic device in place of normal open point, the soft open point (SOP) can improve the operating flexibility of a distribution network. Most of the existing SOP projects adopt the back-to-back modular multilevel converter (BTB-MMC) topology. However, the BTB-MMC requires a large number of submodules, which is costly and bulky. In this article, a mixed-frequency modulation based SOP (MFSOP) topology is proposed. The proposed MFSOP consists of a shunt cascaded H-bridge (CHBs), multiple series CHBs, and multiple LC resonance branches. Each terminal is equipped with a Y-△ transformer to isolate the medium-frequency zero sequence voltage introduced by the mixed-frequency modulation from the power grid. Compared with the traditional BTB-MMC, the proposed MFSOP can reduce the number of submodules, which makes the SOP more compact in size. The circulating current models are derived, and two circulating current suppression strategies are proposed based on circulating current models. Then, the control strategies are described and the key parameters are designed. Finally, the correctness and validity of the proposed MFSOP are verified by simulation and experimental results.
S
SunView 深度解读
从阳光电源配电网解决方案的角度看,这篇论文提出的混合频率调制柔性开关(MFSOP)技术具有重要的战略价值。传统配电网常开点的电力电子化改造是提升新能源消纳能力的关键路径,而该技术针对现有背靠背模块化多电平换流器(BTB-MMC)方案成本高、体积大的痛点,提出了创新性解决方案。
对于阳光电源的储能及配电业务,该技术的核心价值体现在三个方面:首先,通过级联H桥与混合频率调制的组合,显著减少子模块数量,这与我们在光伏逆变器领域积累的级联拓扑技术存在协同效应,可快速实现技术转化;其次,设备的紧凑化设计直接降低系统成本和占地面积,这对城市配电网改造项目具有明显竞争优势;第三,柔性开关能够实现潮流主动控制,配合我们的储能系统可构建更灵活的区域能源管理方案。
从技术成熟度评估,论文已完成仿真和实验验证,但工程化应用仍需关注几个挑战:Y-△变压器引入的零序电压隔离方案增加了系统复杂度;环流抑制策略在实际电网扰动下的鲁棒性需要长期验证;多端口LC谐振支路的参数设计对电网阻抗敏感度较高。
建议阳光电源将此技术纳入中长期研发规划,重点关注与现有1500V光伏系统和储能变流器的集成方案。该技术特别适合应用于高比例新能源接入的工业园区和城市配电网场景,可与我们的微网解决方案形成差异化竞争优势,预计3-5年内具备规模化应用条件。