Synchronization for an MMC Distributed Control System Considering Disturbances Introduced by Submodule Asynchrony
Synchronization for an MMC Distributed Control System Considering Disturbances Introduced by Submodule Asynchrony
复制标题
考虑子模块异步引入的干扰的MMC分布式控制系统的同步
DOI：
10.1109/tpel.2020.2993284
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发表时间：
2020-12
影响因子：
6.7
通讯作者：
Frede Blaabjerg
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Haiyu Wang;Shunfeng Yang;Haiyu Chen;Xiaoyun Feng;Frede Blaabjerg
模块化多电平换流器（MMC）是一种很有前途的拓扑结构，用于高压直流应用，它通常采用分布式控制结构来管理系统中的大量子模块（SM）。对于MMC分布式控制系统来说，为了科普由于制造误差而引起的本地控制器时钟偏差和延迟，SM同步是必需的。本文提出了一种MMC分布式控制系统的同步方案，该方案考虑了同步器引入的扰动。MMC模型中考虑了SM的寄生效应，发现寄生效应在MMC输出端和环流中引入了载波频率附近的谐波。SM开关谐波与臂电流谐波之间的相互作用导致电容器电压的发散。由于平衡控制器的控制能力饱和，MMC分散控制系统不能完全抑制电压发散，维持系统稳定。根据理论分析，综合考虑MMC输出中的谐波含量、电容电压偏差以及分散控制系统的稳定性，合理选择同步间隔。理论模型和建议的同步方案进行了实验验证MMC原型。
The modular multilevel converter (MMC) is a promising topology for HVdc applications, which typically adopts a distributed control architecture to manage considerable submodules (SMs) in the system. SM synchronization is necessary for an MMC distributed control system to cope with the local controller clock discrepancy and asynchrony due to the manufacturing tolerance. This article proposes a synchronization scheme for the MMC distributed control system taking the disturbances introduced by the SM asynchrony into account. The MMC models considering SM asynchrony reveal that the asynchrony introduces harmonics around the carrier frequency in MMC output and the circulating current. The interaction between the SM switching harmonics and arm current harmonics leads to divergence of the capacitor voltages. The MMC distributed control system cannot entirely restrain the voltage divergence and maintain the system stability owing to the control capability saturation of the balancing controller. According to the theoretical analysis, the synchronization interval is properly selected considering the harmonic contents in the MMC output, the capacitor voltage deviation, and the distributed control system stability. The theoretical models and the proposed synchronization scheme are validated experimentally on an MMC prototype.
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Yushi Koyama;T. Isobe
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Wang Tao
DOI：
10.1049/cp.2019.0073
发表时间：
2019-02
期刊：
15th IET International Conference on AC and DC Power Transmission (ACDC 2019)
影响因子：
--
作者：
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通讯作者：
T. Heath;Peter R. Green;M. Barnes;D. Kong