MMC变频器研究报告.ppt

MMC变频器阶段进展和发展方向 MMC变频器细分市场 1 MMC变频器目前进展 2 已经解决的主要问题 3 MMC变频器研究方向 4 MMC变频器的潜在市场 1、具有四象限功能要求 2、具有无功补偿要求 3、高压（3kV以上）大容量（600A以上）要求 1、MMC变频器细分市场 1、MMC变频器细分市场 现阶段市场从哪里开拓？？？ 火电厂、各类工业用户的风机类变频器。风机负荷控制比较简单，启动转矩不大，从技术上比较有把握； 配网柔性直流装置和各种试验样机。目前已经为电科院直流所提供10KV柔直技术方案、一次图纸和报价，如果顺利第一套MMC装置将在明年取得市场突破； 中高压风电变流器，目标市场明确，技术可行不涉及低频问题。但是需要对永磁同步电机的电压调节、无功功率调节、各种控制方式等进行深入研究。 电科院动模试验采用简单的分时复用传输方式，最小通讯时序5.4ms，计算步长50us，实际上很多问题没有真正暴漏出来。而厂内样机最快控制时序10us，FPGA芯片的语法、时序问题才真正发现。实际上自从厂内高压调试以来FPGA芯片代码已经测试优化几遍遍，占用了大量时间。 2、已经解决的主要问题 控制时序问题 MMC变频器从4月26日开始上高压调试，5月4日开始合电阻并网 MMC变频器拓扑结构与SVG有很大差异，厂内小电源并网是重要难点之一，在调试阶段确实遇到很多困难。后来经过反复测试，尝试多种并网方式，终于解决小电源并网问题。自从6月1日成功并网到现在，MMC厂内并网非常可靠。 2、MMC变频器解决的问题 网侧并网问题 1、单元信息未上报 2、母板端口故障 3、单元通讯故障 4、机侧黑启动问题 5、功率单元并网误报故障 6、小电流条件下单元均压问题 2、MMC变频器解决的问题 代码测试问题 变频器与异步电机容易引起LC谐振，行业内一般采用弱磁调速避开谐振点。但是弱磁调速与MMC变频器的电流反馈特性容易互相影响，导致过流保护。后来在控制策略上采用分段控制，在不同的频率段设置不同的控制参数，终于解决这个问题。 2、MMC变频器解决的问题 系统调谐问题 现在已经完成的试验 网侧SVG功能，包含定无功模式、电压稳定模式 机侧带1000kw、310kw异步电机V/F模式启动 机侧带电机飞车启动（成功率大于90%），含跳频、拐点等功能 机侧和网侧正弦波三次谐波优化设计 装置一键自启动功能 3、MMC变频器目前进展 正常运行时网侧波形，MMC结构在小电流均压方面比SVG有优势 3、MMC变频器目前进展 V/F模式下机侧电流波形 3、MMC变频器目前进展 飞车启动并网波形，成功率大于90% 机侧单元直压，最大最小单元差异不到1.5% 3、MMC变频器目前进展 网侧单元直压，最大最小单元差异不到0.9% 3、MMC变频器目前进展 正在进行的试验 整机故障自启动，代码需要测试 控制系统时序优化，10us改成19.53us 提高MMC主控电流电压采样通道截止频率 更加完善、可靠的故障录波功能 3、MMC变频器目前进展 现在的难点 根据原理，功率单元波动大小与频率成反比，单元波动大引起输出电流畸变-》电流畸变引起单元更大波动-》互相影响最终导致系统发散。所以低频稳定性是MMC拓扑结构的最大难点，也可以说涉及到MMC变频器项目研发成败的关键。 目前我们通过在30Hz以下增加电流反馈算法来抑制输出电流畸变，避免电流电压互相影响来已经解决了低频问题。该方法不增加额外成本，功率单元直流电容量按照纹波支撑能力设计。但是该方式削弱了输出调制波，带来启动转矩比通用变频器小的问题，导致在水泵类、提升机类、轧机类负荷使用受到很大限制。例如，厂内试验装置的负载是西门子逆变器，该负载类似恒功率负载—在低频启动阶段转矩很大，在工频阶段转矩很小，导致现有试验在逆变器负载运行时候电机堵转。 3、MMC变频器目前进展 4、 MMC变频器研究方向 继续研究低频特性 目前解决低频问题的方法导致MMC启动转矩比通用变频器小，在水泵类、提升机类、轧机类负荷使用受到很大限制。 根据目前查阅的有关论文，有一种通过“高频注入方式” 直接抑制功率单元波动；在解决低频波动难题的同时不减小输出转矩；而且还可以减小工频情况下单元波动。该方法一旦开发成功极大地释放MMC功能和适用领域，几乎拓展到所有驱动类变频行业。 “高频注入方式”目前只是找到两篇相关论文了解学习，技术本身难度很大，对设计者专业知识和理论深度要求很高，现在只能是做为项目组挑战目标开发；同时也希望能利用公司资源直接引进成熟技术，避免技术摸索过程。 4、 MMC变频器研究方向 完善系列化装置 目前MMC已经能够实现柔直、风机类变频基本功能，并且取得一定经验。下一阶段宜