电力论文哪里有？本文所采用的EEMD分解算法可以有效地将微源原始功率分解为若干个模态，再提取其中一个能在每个工频周期内进行功率大小排序的低频模态。通过这个低频模态可以清晰地得到每个工频周期微源子模块的功率大小，从而可以在每个工频周期动态的选择处于运行状态的微源子模块。
第1章 绪论
1.2 国内外研究现状
本文所研究的MMC-MG系统是一种新颖的微电网结构，目前只有文献[22]率先给出了完整的系统结构，建立了系统输出电压的数学模型，并以此为基础，对其输出特性进行了详细分析，然后对系统输出电压波动、相间功率平衡等问题提出了相应的解决方案。文献[24]研究了一种自适应变载波层叠调制的微源功率协调控制策略，采用变分模态分解提取了光伏、风电等随机性微源输出功率的低频分量，并将其作为微源的有效输出功率，然后根据功率大小调整各发电单元对应载波的等效占空比，实现了系统输出功率自适应控制，提高了微源的利用率。虽然，国内外将MMC用于微电网系统的文献较少，甚至没有关于MMC-MG系统微源冗余控制策略的研究。但国内外对MMC应用于其它场合的研究已经非常深入了，而且很多控制策略都可以用于本系统。
由于MMC自身模块化的独特优势，其输出功率和电压能够灵活多变。目前国内外关于MMC的应用场合主要包括：柔性直流输电、大规模光伏并网及储能领域。其中，研究热点主要集中在：MMC子模块拓扑结构[25-26]、稳态及暂态数学建模[27]，调制策略[28]、环流抑制策略[29]及冗余控制策略等方面。
MMC是由若干个子模块以串联形式组成的三相系统，每个子模块在系统中都起着至关重要的作用，任意一个子模块故障都将导致系统工作异常。因此设置冗余保护是迫在眉睫的重要研究内容。文献[30-32]提出子模块的两种备用方式，即热备用运行方式和冷备用运行方式。其中，热备用的子模块始终参与系统运行以实现立即冗余，冷备用的子模块则处于旁路状态，以减少对功率开关器件的损耗，只有在故障发生后才被激活，接入系统来代替故障子模块。文献[33]提出一种把少量冗余子模块用于热备用状态，其余冗余子模块置于冷备用状态的冗余方案，当系统中有子模块发生故障时，热备用冗余子模块可以在较短时间里代替故障子模块接入系统工作，避免了单个子模块故障而导致的逆变器停运，但冷备用子模块电容电压稳定需要靠外接电路来进行充电，且在投入前必须先关断外接电路，因此造成了系统暂态过程时间较长的问题。文献[34-35]提出热备用对称运行和热备用不对称运行两种冗余方案。其中，热备用对称运行方案除了切除故障子模块，同时其余桥臂均需要切除相应数量的子模块，来保证所有桥臂子模块数量一致，但此时会造成正常子模块的浪费，降低了子模块的利用率和经济性。热备用不对称运行方案，只切除故障子模块，剩余桥臂子模块保持不变，但通常MMC每个桥臂子模块个数是相等的，此时会造成系统结构的不对称。
第3章 微源冗余方案与微源原始输出功率EEMD分解
3.1 微源动态冗余方案 1. 传统冗余方案
通常MMC在工作时，三相桥臂均需多余串联相同数量的部分子模块作为备用的冗余子模块，在系统发生子模块故障时，会及时将故障子模块旁路出系统，同时将故障子模块的PWM驱动信号改送到冗余子模块，来代替故障子模块工作，保证系统持续正常工作。其中，传统的冗余方案有以下两种：
方案一：冷备用运行方式。旁路开关S闭合，则无论IGBT中的VT1和VT2是开通还是关断，子模块输出电压均为零，不参与系统运行，即为冷备用运行方式，其电流回路如图3.1所示。
当系统中有子模块发生故障时，立即闭合故障子模块的旁路开关S，同时打开冗余子模块的旁路开关S代替故障子模块工作。但是为了避免系统电压或者其它子模块电容电压波动，冷备用冗余子模块投入运行前需要充电至额定电压。此方案耗时长，且控制过程复杂，一般很少使用。
第5章 冗余微源耗尽时的系统不对称控制策略
5.1 系统正常运行时的桥臂电流及环流
以并网模式下的MMC-MG系统为例，分析系统桥臂电流及环流特性，其等效电路如图5.1所示。其中，esa、esb、esc为三相电网电压。
当MMC-MG系统存在冗余GM时，则具备了冗余保护的硬件基础，冗余GM的数量K越多，抵御故障风险能力越强。故障GM的数量小于冗余GM的数量时，切除故障GM后，冗余GM依然能够保障MMC-MG系统正常运行。当故障GM的数量大于冗余GM的数量，即冗余GM耗尽时，MMC-MG系统的运行就会受到威胁。
传统微电网中，不同微源逆变器输出电压存在差异时，其逆变器之间就会产生环流。而本系统的环流是逆变器三相之间的相间环流，桥臂电压的差异会造成环流中存在基频分量；直流链电压波动会造成环流中存在二倍频分量；每相子模块电压之和的差异会造成环流中还存在直流分量[68]。但根据本文2.2节的分析可知，通过HESS稳压，直流链电压波动造成的二倍频分量可以忽略；选择PD-PWM调制策略，使得任意时刻每相投入的GM个数均为N，则基频分量和直流分量也可以忽略，并且根据第2章仿真验证，当系统采用PD-PWM调制时，系统环流主要为二次谐波分量和少量的直流分量。
5.2 冗余微源耗尽时的桥臂不对称运行特性
本文所采用的调制策略为PD-PWM调制，因此只需要采用第2章所介绍的混合储能，来调节A相剩余GM的直流链电压参考值，既能够保证了系统不对称运行时不会引入基波分量以及高次谐波分量，又能够实现对剩余GM的最大化利用，还能减小并网电流的畸变率。同时，该策略适用于系统正常运行和GM故障两种情况，即系统的控制一致性较好。
首先，计算出系统上、下桥臂总的电压波动值，其次由式(5.12)、(5.32)计算出故障后各GM直流链电压参考给定值，重构调制波，并由PD-PWM调制策略确定每个工频周期应该投入的GM个数，然后根据第3章与第4章提出的基于微源功率排序的动态冗余控制策略，先进行微源原始功率分解，再选择每个工频周期功率较大GM赋予(1,0)值，故障GM赋(0,0)值，剩余GM赋予(0,1)值，提高了微源子模块的利用率。
为验证本文所研究不对称控制策略的有效性，在Matlab/Simulink仿真环境下，搭建如图2.1、2.2及2.3所示的系统并网仿真模型。系统桥臂正常GM个数为N=4，冗余GM的个数为K=1；调制比M为0.89；载波频率f=10kHz；有功指令r e fP 为0.3MW；无功指令refQ 为0MVar；直流电压参考值dc_ refU 为640V。下面对系统 0.5s时出现两个GM故障的情况进行仿真验证。
结论与展望
本文针对MMC串联结构微电网系统，就其含有冗余微源时的控制策略和冗余微源耗尽时的控制策略的研究展开了工作。首先详细分析了系统及其微源子模块的拓扑结构、工作原理，建立了系统的数学模型，并对其直流链稳压控制、调制策略及环流特性进行了仿真验证。然后针对系统含有冗余微源的情况，提出了基于微源功率排序的动态冗余控制策略，在冗余微源耗尽时，提出了一种在保证系统环流主要成分不发生变化的基础上，通过调整剩余微源子模块的直流链电压参考值，并重构调制波的不对称控制策略。最后对这两种控制策略的有效性及可靠性进行了仿真分析和验证，最终得到以下结论：
(1)通过分析MMC-MG系统的结构特点，本文提出了基于微源功率排序的动态冗余控制策略。但由于风电、光伏微源均为随机性微源，出力具有很大的波动性，且能量主要集中在其低频段，因此采用EEMD算法代替一阶低通滤波器，对微源原始功率进行分解。其中，低频分量作为微源的有效输出功率，并用于微源子模块功率排序，进而实现系统微源动态冗余控制，中、高频分别用于混合储能中蓄电池和超级电容的功率平抑参考指令，以达到最佳的平抑效果。并且相比低通滤波器，EEMD算法充分利用了微源功率的中、高频分量，提高了微源的利用率。
(2)本文所采用的EEMD分解算法可以有效地将微源原始功率分解为若干个模态，再提取其中一个能在每个工频周期内进行功率大小排序的低频模态。通过这个低频模态可以清晰地得到每个工频周期微源子模块的功率大小，从而可以在每个工频周期动态的选择处于运行状态的微源子模块。既实现了微源动态冗余控制，又让微源“能者多劳”，大大提高了微源的利用率。
(3)通过对比分析系统无冗余微源和有冗余微源两种情况下，微源或半桥变流器(HC)发生故障时，系统三相输出电压、电流，桥臂电压以及虚拟直流母线电压的输出波形。结果表明，采用本文所提动态冗余控制策略，能够使其三相输出电压畸变率降低2.7%，三相输出电流畸变率降低1.43%，同时可以使其桥臂电压输出电平数及最高电压幅值保持不变，虚拟直流母线电压波动减小。
参考文献（略）
