3、用途介绍
柔性直流输电
110KV侧短路容1000MVA 等效电感 0.0385
e1r Idc e2r DC1 e1l e2l
0.0385 [H]
R=0
3 [MVAR]
10 [MW]
A端电网
B端电网
R=0
#1
#2
e1l
rectify
inverter
e1r
0.0385 [H] #1 #2
3、用途介绍
5、MMC功率模块均压控制
每个MMC换流器的功率模块电压的分别进行均衡控制，6个桥臂相互之间没有影 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/切除状态： （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 顺序排列，最低的N个模块在该控制周期内一直处于投入状态。 （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 顺序排列，最高的N个模块在该控制周期内一直处于投入状态。
据全国大部分的市场份额。
32
2、鼠笼型异步电机 在不影响“能起动”的前提下，尽可能减小起动电流， 以减小起动电流对电网的冲击 I. 降压起动（起动电流减小，起动转矩随电压平方减小） 1 自耦变压器降压起动
2 Y 转换起动
3 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
33
2、鼠笼型异步电机
模块 2CL2 模块 2CL20
换流器1
换流器2
MMC主回路拓扑结构
技术特点
1）所需开关器件耐压低，对器件的一致性要求低； 2）电平数多，谐波大大降低；
3）开关频率更低，开关损耗更小，系统利用率更高。
4) 很容易实现背靠背结构，能量方便双向流动。 5）无需输出变压器，大大地减小了装置体积和损耗，并且 节约了成本。 siemens和中国电科院所投 运的VSC-HVDC工程均采用 此拓扑结构。 6) 模块化的结构使得容量拓展和冗余设计更为容易。
m ———每极气隙磁通量
电机调速运行时应保持气隙磁通 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 磁通为常数，调频时应同时调压，使 U/F=C, 变频调速系统常被称为变压变频（VVVF） 调速系统 (Variable voltage,variable frequnecy)
II. 某些特种电机，利用“挤流效应”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
低启动电流的目的。但是这些方式会增加有功功率损耗。
34
异步电动机变频调电压与频率的协调控制
定子每相电动势的有效值: E1 4.44 f1 N1kN1m U1
N1k N 1 ———定子每相绕组的有效串联匝数
va Rs Ls
vb Rs
Ls Ls
ica
icb
pcc isa isb pcc
usb
vc Rs
Sn1
Ean
+ C －
icc
pcc
isc
NS
usa
usc
Sn2
S i1
Sn4
E bn C
+ －
Si 3
Sn3
HBbn
E cn C
+ －
HBcn
ilc ilb ila
E a2
+ －
C
HBa2
+ E b2 － C
四象限高压变频器，带绕线异步电机
0.0385 [H] #1 #2 e1l rectify e1r e2r Idc e1l DC1 e2l inverter e1r V A
R=0
3 [MVAR]
0.0
0
W S TL Tload IM
Iabc
Rrotor
Rrotor +
Rrotor +
+
3、用途介绍
四象限高压变频器，带绕线异步电机
A
C Larm
模块 1AL1
Udc
a
c
Larm
模块 2AL1
Larm
模块 1BL1
Larm
模块 1CL1
Larm
模块 2BL1 模块 2CL1
模块 1AL2 模块 1AL20
模块 1BL2 模块 1BL20
模块 1CL2 模块 1CL20
模块 2AL2 模块 2AL20
模块 2BL2 模块 2BL20
N级功率单元串联，最大输出 电压：
E ai
Sn3
Sn 4
Si1
+ C －
Si 2
Si 3
Si 4
U a NU m sin(t )
E a1
S11
+ C －
S12
S13
S14
三角波移相载波原理
uc ur
u
O
t
uo uo Ud uof
O
t
-U d
表示uo的基波分量 单极性PWM调制波形图，单极性PWM控制方式（单相桥逆变）在ur 和uc的交点时刻控制IGBT的通断
解电容。
4、MMC控制策略
【总体控制功能设计】 外环控制器：换流器1作为从站，换流器2作为主站，高压直流电压（额定极间电压 20 kV）由换流器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 功率控制相互独立。 换流器1为直流电压环+无功功率给定；
换流器2为有功功率给定+无功功率给定；
HBb2
Ed
u di
Si 2 Si 4
uoi
Ea1
+ －
C
HBa1
+ E b1 － C
HBb1
E c1 +C －
HBc1
n
链式串联拓扑结构
功率单元全桥拓扑结构
全桥主回路拓扑结构
每个H桥输出产生SPWM波，基 波成分为：
Sn1
E an
+ C －
Sn 2
U1 U m sin(t )
异步电动机转速 n n0 (1 s)
60 f1 (1 s) p
cos2 转矩物理表达式T CTi I 2
转矩的参数表达式
2 2 Pem m1 I 2 r2 / s m1 pU1 r2 / s T 2 1 1 2 2f1 r1 r2 / s x1 x2
模块 1CU1
模块 2AU1
模块 2AU2
模块 2BU1
模块 2CU1
模块 1BU2
模块 1CU2
模块 2BU2
模块 2CU2
模块 1AU20
模块 1BU20
模块 1CU20
模块 2AU20
模块 2BU20
模块 2CU20
Larm
三相 10 kV 电网
Larm
B
Larm
Larm
Larm b
三相 10 kV 电网
MMC变流器原理介绍
基本原理
US
I
UC
U
在电网中，有功功率从相位超前侧流向相位滞后侧，无功功率由电压幅值高侧流向幅 值低侧！
基本原理
US
I UL
UC
US
I
UL
UC
U
UC
US
t
U
US UC
t
I Us UL I Uc UC > US时, I 为容性
UC
UL US
UC < US 时，I 为感性
全桥串联主回路拓扑结构
电流较大时，定子漏抗上的压降增大
感应电势E1减小
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异步电动机的机械特性表达式
T f s 曲线
Tem
T f (s)曲线
Tst
s
1
0
有曲线段和直线段组成，以最大转矩 Tm 为界。
30
二、起动时应减小起动电流，增大起动转矩
1、绕线式异步电机 降低起动时转子回路中的 x 2 与 r2 的比值
励磁同步电动机
无刷直流电动机及开关磁阻电动机都满足“定子电流的频率与转速有严格 比例关系”的条件，所以也把它归入同步电动机
26
1． 异步电动机的电路等效原理图
x1：定子漏抗，x2：转子漏抗， r1定子电阻 r2转子电阻，xm 励磁电抗，rm 励磁电阻
27
1． 异步电动机的机械特性
一、固有机械特性
iSM
>0 <0 >0 <0 >0 <0
USM UC UC
0 0
状态 投入 投入 切除 切除 闭锁 闭锁
UC
0
MMC主回路拓扑结构
2、主回路参数设计
桥臂电感Larm设计
桥臂电感作用 1、交流连接电感
2、抑制相间环流
3、抑制短路电流
2、主回路参数设计
桥臂电感Larm设计
由于交流侧的三相线电压有效值为10 kV，即相电压有效值为5.77 kV。由于 直流电压为20 kV，则MMC输出的交流相电压有效值最大为7.07 kV。 〒2.5 Mvar,零功率因数运行时，允许电感上的压降最大为 7.07kV 5.77kV 1.3kV 此时，允许的网侧电感最大值为1.3 kV/(2〓50 Hz〓π〓145A)=28.6 mH。 在初始引进技术资料中取值20mH。


28
起动时，转子中的电势、 电流的频率等于或接近 f 2 f1 于电源频率
转子漏抗x2 2 L2比转子电阻 r2大很多
cos 2很小
2 arctg2 L2 / r2 接近90o
I 2 cos 2并不大
cos2 T CTiI 2