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电动汽车驱动 多电平 构网型GFM 多物理场耦合 ★ 5.0

模块化多电平变换器中自适应电流限制器的设计

Design of Adaptive Current Limiters in Modular Multilevel Converters

作者 Ye Zhu · Shan Jiang · Georgios Konstantinou
期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics
出版日期 2024年11月
技术分类 电动汽车驱动
技术标签 多电平 构网型GFM 多物理场耦合
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 模块化多电平换流器 自适应限流器 直流环流 输出电流 短路容量
语言:

中文摘要

功率变换器中的电流限制器可在故障期间限制输出电流并保护电力半导体器件,但会削弱其对系统的短路电流贡献。本文提出一种基于桥臂电流的自适应限流方法,考虑了直流环流的影响,使模块化多电平变换器(MMC)输出电流的幅值限制随公共耦合点电压自适应调整,在电网平衡与不平衡条件下均能充分利用器件的电流额定值。该方法在电压跌落期间允许额外输出无功电流,提升MMC的短路容量。通过构网型并网MMC系统的低电压穿越实验结果验证了所提方法的有效性。

English Abstract

Current limiters in power converters restrict the output current and protect power semiconductors during contingencies. However, such limitation compromises their fault current contribution to power systems. This letter proposes an arm current-based adaptive limiter for modular multilevel converters (MMCs), considering the impact of dc circulating current. The magnitude limit for MMC output current adaptively changes with the voltage at the point of common coupling, to make full use of the current ratings of power semiconductors under both balanced and unbalanced grid conditions. The proposed limiter allows for additional reactive current output during voltage sags and enhances the short-circuit capacity of the MMC. All these capabilities are quantified and validated with experimental results of the low-voltage ride-through performance of a grid connected grid-forming MMC system.
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SunView 深度解读

该自适应电流限制技术对阳光电源ST系列储能变流器和构网型GFM产品具有重要应用价值。研究提出的基于桥臂电流的自适应限流方法可直接应用于PowerTitan大型储能系统,在电网故障时既保护SiC功率模块又最大化短路电流贡献,提升系统低电压穿越能力。该方法考虑直流环流影响,充分利用器件电流额定值,可优化阳光电源三电平MMC拓扑的过载能力。特别是在构网型并网场景下,自适应调整输出电流幅值限制,增强无功支撑能力,符合新型电力系统对储能系统电网支撑的要求,可提升阳光电源储能产品在弱电网环境下的并网性能和市场竞争力。