储能型模块化多电平换流器的桥臂级平均值模型及运行特性分析

摘要

为了研究模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)在嵌入储能系统(battery energy storage system, BESS)后内部动态特性的变化规律，对MMC-BESS的运行特性进行了详细分析，并提出了一种桥臂级平均值模型(arm average model, AAM)进行验证。首先，在假设桥臂中各储能子模块状态一致的前提下，将离散环节连续化，并根据电路特性方程构建了MMC-BESS的AAM电路模型。然后，根据交流端、直流端以及储能端之间的功率关系对MMC-BESS的运行模式进行划分，建立了桥臂电流与电池功率之间的关系，并对电池功率不均衡状态下的桥臂电流进行了分析。最后，利用Matlab/Simulink分别搭建了MMC-BESS的开关模型和AAM模型，并基于AAM验证了多种工况下的桥臂电流响应。仿真结果表明，AAM在显著提高仿真效率的同时可保证较高的准确性，电池功率的大小与均衡状况对桥臂电流的成分有较大影响。

关键词

储能型模块化多电平换流器 / 平均值模型 / 桥臂电流 / 运行模式 / 电池功率均衡

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52207101、52077079); 河北省自然科学基金资助项目(E2021502048)