In a modular multilevel converter (MMC), the zero-sequence currents at twice the fundamental frequency and its multiples flow through the dc bus and cause dc-bus power fluctuations during unbalanced conditions. These fluctuations appear in dc-bus current, considering that the dc-bus voltage is stiff. In this paper, a model-predictive control is proposed to minimize the ripple in dc-bus current. The proposed approach takes the advantage of internally generated zero-sequence voltage to mitigate the zero-sequence current during unbalanced conditions. To implement the proposed approach, a generalized mathematical model of the MMC, which includes the zero-sequence voltage, is presented. The performance of the proposed approach is verified through MATLAB/Simulink simulations on a 4.16-kV/5-MW system and dSPACE/DS1103-based experiments on a 208-V/3-kW laboratory prototype

چکیده

در یک کانورتر چند سطحی مدولار (MMC)، جریان های توالی صفر در دو برابر فرکانس و مضارب آن، از باس DC عبور می کنند و باعث نوسانات برق باس DC در طول شرایط نامتعادل می شوند. با توجه به اینکه ولتاژ باس dc ثابت است، این نوسانات در جریان باس dc ظاهر می شوند. در این مقاله، یک مدل کنترل پیشبین برای به حداقل رساندن ریپل جریان باس dc ارائه شده است. روش پیشنهادی از ولتاژ توالی صفر تولید شده داخلی برای کاهش جریان توالی صفر در طول شرایط نامتعادل استفاده می کند. برای پیاده سازی روش پیشنهادی، مدل ریاضی کلی MMC، که شامل ولتاژ توالی صفر است، ارائه شده است. عملکرد روش پیشنهادی از طریق شبیه سازی های نرم افزار متلب/ سیمولینک روی یک سیستم5  مگاواتی/4.16 کیلو ولت و آزمایشات dSPACE/DS1103 روی نمونه آزمایشگاهی 3کیلو وات / 208-V اعتبارسنجی و تایید شده است.

1-مقدمه

کنترل جریان گردشی یکی از چالش های عمده در مبدل چند سطحی مدولار(MMC)  است. در طول بهره برداری نامتعادل، جریان گردشی شامل مولفه های توالی صفر همراه با مولفه های توالی مثبت و منفی در دو برابر فرکانس خط است. جریان گردشی توالی مثبت و منفی در میان ساق های کانورتر جریان می یابد. در مقابل، جریان گردشی توالی صفر در ساق های باس DC و کانورتر جریان می یابد و منجر به ریپل در توان باس DC می شود. با توجه به اینکه ولتاژ باس ثابت نگه داشته می شود، این ریپل ها در جریان باس dc ظاهر می شوند. ریپل جریان باس دی سی، ریپل ولتاژ خازنی زیرماژول (submodule) و دامنه جریان ساق، که دارای اثر آبشاری روی تنش های ولتاژ و تلفات انتقال تجهیزات نیمه هادی دارد، را افزایش می دهد...