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储能型MMC换流器的SOC均衡策略研究
储能型MMC换流器的SOC均衡策略研究
摘要：
高压直流输电作为一种新型的输电方式，被广泛应用于电力输送领域。而储能型MMC换流器则是实现高压直流输电的重要组成部分。本文研究储能型MMC换流器的SOC均衡策略，通过控制电流的流向实现负载平衡，提高储能型MMC换流器的使用效率。
关键词：高压直流输电；储能型MMC换流器；SOC均衡策略；负载平衡；使用效率。
一、引言
随着能源消费的不断增加，能源的保护和有效利用成为了世界各国共同的需求和目标。高压直流输电作为一种新型的输电方式，有着传输能量损失小、输电距离远、输电容量大等优点，被广泛应用于电力输送领域。而储能型MMC换流器则是实现高压直流输电的重要组成部分。
储能型MMC换流器主要由一个由多个模块构成的MMC子模块组成，每个MMC子模块均包含一个电容和多个IGBT（绝缘栅双极性晶体管）或MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）。储能型MMC换流器的主要作用是将直流电能转换为交流电能，使得能源可以在高压直流输电线路和配电网之间实现平衡。
储能型MMC换流器的工作原理是将直流电源连接到直流端子上，将电容充电至预设电压后，通过IGBT或MOSFET将能量释放到交流侧。在释放能量过程中，MMC子模块间的电容电压变化不一致，这可能会导致SOC（StateofCharge，电池电量状态）不平衡，降低了储能效率和使用寿命。因此，如何实现储能型MMC换流器的SOC均衡成为了一个研究热点。
二、SOC均衡策略
SOC均衡是储能型MMC换流器的重要问题。由于MMC子模块之间的电容电压变化不一致，会导致SOC不平衡。为了提高储能型MMC换流器的使用效率和使用寿命，需要采取SOC均衡策略。
目前，常见的SOC均衡策略主要有四种：基于PWM波均衡、基于主动优化的放电均衡、基于无源元件的均衡和基于动态规划的SOC均衡。
1.基于PWM波均衡
基于PWM波均衡的SOC均衡策略是通过控制IGBT或MOSFET的开关状态，使MMC子模块之间的电流流向实现SOC均衡。在此策略中，控制器会根据MMC子模块的SOC值，确定每个MMC子模块的开关状态，并使MMC子模块间的电流流动相互平衡，从而实现SOC均衡。
2.基于主动优化的放电均衡
基于主动优化的放电均衡策略是通过控制MMC子模块的放电状态来实现SOC均衡。在此策略中，控制器会通过检测每个MMC子模块的SOC值，确定需要放电的MMC子模块，并将其放电到与其他MMC子模块相同的SOC状态。
3.基于无源元件的均衡
基于无源元件的均衡策略是通过在MMC子模块间添加无源元件来实现SOC均衡。在此策略中，控制器会根据MMC子模块的SOC值，确定每个MMC子模块的电压，从而控制无源元件的电流流向实现SOC均衡。
4.基于动态规划的SOC均衡
基于动态规划的SOC均衡策略是通过分析MMC子模块之间的SOC变化规律，确定最佳的SOC均衡策略。在此策略中，控制器会根据MMC子模块的SOC变化规律，通过动态规划来确定最优的SOC均衡策略，以实现SOC均衡。
三、应用效果
在实际应用中，选择合适的SOC均衡策略可以提高储能型MMC换流器的使用效率和使用寿命。基于PWM波均衡和基于主动优化的放电均衡是目前应用较广的SOC均衡策略。基于PWM波均衡策略实现SOC均衡较简单，但其效果较为显著。基于主动优化的放电均衡策略可以极大地提高MMC的使用寿命，但其实现较为复杂。
四、总结
储能型MMC换流器是高压直流输电的重要组成部分，实现SOC均衡策略可以提高MMC的使用效率和使用寿命。目前，常见的SOC均衡策略主要有基于PWM波均衡、基于主动优化的放电均衡、基于无源元件的均衡和基于动态规划的SOC均衡。在应用中，应根据具体情况选择合适的SOC均衡策略，以实现负载平衡，提高MMC的使用效率和使用寿命。