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柔性365bet手机娱乐场输电混合MMC等微增率子模块冗余配

文章来源:365bet手机客户端公司,时间:2018-11-08 11:33    点击量:

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项目背景
  模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)具有扩展性好、波形质量高、变换效率高等技术优点,在柔性365bet手机娱乐场输电和365bet手机娱乐场电网领域得到了广泛的应用。相对于单一类型子模块(sub-module,SM) 构成的MMC,混合MMC由两种以上的子模块构成,具备更灵活的控制特性和故障穿越能力,呈现出较好的发展前景。在实际工程中,为提高MMC的可靠性,会配置一定比例的冗余子模块用于在故障期间替代损坏的子模块,从而保证MMC的正常运行可靠性与故障处理能力。随着基于MMC的高压365bet手机娱乐场输电工程朝着高电压、大容量方向发展,MMC的子模块数量也会不断增多。在以往的365bet手机娱乐场输电工程中子模块冗余配置大都按照一定的比例设定,无法同时满足经济性和可靠性的要求。因此,研究MMC中子模块的冗余配置方法具有重要的工程实用价值。  
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论文所解决的问题及意义
  混合MMC由6个桥臂组成,每个桥臂由一个电抗器和若干个两种类型以上的子模块串联构成。子模块是组成MMC的基本单元,图1给出了两种数目可调的HBSM和FBSM组成的半全混合MMC拓扑。
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图1  半全混合MMC拓扑和子模块原理示意图
 
  首先,论文给出基于古典概型的半、全桥子模块与混合MMC可靠性模型。半全混合MMC的可靠性随两种冗余子模块的数目N0H、N0F的增加而提高。由于两种冗余子模块的替换关系影响,全桥冗余子模块对可靠性的提升作用明显高于半桥。同时,全桥子模块拓扑更为复杂,其成本也高于半桥。
 
  随后,在子模块成本和可靠性两种约束条件下,根据半全混合MMC可靠性计算结果,通过构造拉格朗日函数,提出了等微增率子模块冗余配置方案。其具体含义为:在子模块成本约束条件下,为了使混合MMC的可靠性最大,做出?λ=λP2-λP1随N0H和N0F的变化曲线如图2所示。比较?λ与0的大小关系,按照相等的微增率λ=λP2-λP1来配置两种冗余子模块数目N0H和N0F,直到达到子模块成本约束条件的上限为止。
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图2 ?λ随N0H和N0F的变化曲线
 
  在可靠性约束条件下,同样地,按照相等的微增率λ=λQ1=λQ2来配置两种冗余子模块的数目N0H和N0F,即可确定半全混合MMC的最优冗余配置方案。图3给出了在可靠性约束条件下,N0H=0和N0F=0时两种冗余子模块逐渐增加的配置过程,直至满足可靠性要求。
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图3  混合MMC中HBSM和FBSM冗余配置过程图
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论文重点内容
  论文分析和探讨了以下4方面问题:
 
  (1)半桥子模块和全桥子模块的可靠性模型;
 
  (2)基于古典概型的混合MMC可靠性模型;
 
  (3)成本与可靠性约束条件下的等微增率子模块冗余配置方案;
 
  (4)混合MMC可靠性模型及等微增率子模块冗余配置方案的算例分析。
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结论
  本文在半全混合MMC可靠性模型的基础上,利用拉格朗日函数,提出了等微增率子模块冗余配置方法并进行了算例验证。结果显示,由于子模块替换关系的影响,全桥冗余子模块对可靠性的提升作用明显高于半桥。在成本和可靠性为约束条件下,按照相等的可靠性和成本的微增率来配置两种子模块的冗余数目,可达到半全混合MMC的可靠性最大和冗余子模块成本最低的目标。 

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