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

余欣洋; 王琛; 王毅; 韩冰; 曹赛; 于义轩

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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

更新时间：2025-10-29

- 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
- 暂无标题
- 华北电力大学学报（自然科学版） 2025年第4期页码：33-43
- 作者机构：
  
  河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学)
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  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)
- DOI：
  中图分类号： TM721.1
- 纸质出版：2025
- 稿件说明：
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余欣洋, 王琛, 王毅, 等. 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[J]. 华北电力大学学报（自然科学版）, 2025,(4):33-43.
余欣洋, 王琛, 王毅, 等. 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[J]. 华北电力大学学报（自然科学版）, 2025,(4):33-43. DOI：

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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。

Abstract

In order to investigate the variations in the internal dynamic characteristics of modular multilevel converter(MMC) after integrating a battery energy storage system(BESS)

we analyze the operation characteristics of MMC-BESS in detail

and propose an arm average model(AAM) for verification. Firstly

under the assumption that the states of all energy storage submodules within each arm are consistent

we transform the discrete components into continuous ones. We construct the AAM circuit model of MMC-BESS based on the circuit characteristic equations. Secondly

we categorize the operational modes of MMC-BESS according to the power relationships between the AC side

DC side

and energy storage side. Then

we establish the relationship between arm currents and battery power

and conduct an analysis of arm currents under battery power imbalance. Finally

we build the switch model and AAM model of MMC-BESS respectively by Matlab/Simulink

and verify the arm current response under various working conditions based on AAM. The simulation results show that AAM can significantly improve the simulation efficiency and ensure high accuracy

and the battery power and balance have a great influence on the components of the bridge arm current.

关键词

Keywords

references

张都.山地式风电站储能变流器PCS控制策略研究[D].湖南大学,2021(01).

黄永烁.基于MMC的电池储能系统控制策略研究[D].华中科技大学,2019(01).

Jing Lyu,Xin Zhang,Xu Cai,Marta Molinas.Harmonic State-Space Based Small-Signal Impedance Modeling of a Modular Multilevel Converter With Consideration of Internal Harmonic Dynamics[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2019.

Ahmed, N.,Angquist, L.,Norrga, S.,Antonopoulos, A.,Harnefors, L.,Nee, H..A Computationally Efficient Continuous Model for the Modular Multilevel Converter[J].IEEE journal on emerging and selected topics in circuits and systems,2014.

Sudipta Chakraborty,Bill Kramer,Benjamin Kroposki.A review of power electronics interfaces for distributed energy systems towards achieving low-cost modular design[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2009.

魏韡,范越,谢睿,白珈于,梅生伟.平抑高比例新能源发电功率波动的风-光-储容量最优配比[J].电力建设,2023(03).

汪晋安,王鋆鑫,许建中.基于模态划分的分布式储能型MMC时域解析模型[J].电力系统保护与控制,2022(23).

张建文,孙人成,周剑桥,施刚,杨兴武,蔡旭.多中压交流端口链式电池储能功率变换系统[J].中国电机工程学报,2022(24).

谢小荣,马宁嘉,刘威,赵伟,徐鹏,李浩志.新型电力系统中储能应用功能的综述与展望[J].中国电机工程学报,2023(01).

赵静波,黄强,赵香,唐鹏程,柳伟.基于模糊化动态评估的新能源消纳制约因素分析[J].高电压技术,2022(04).

李立,张青蕾,王康,黄世楼,焦典,王彤.风电并网系统次同步振荡传播路径频域定位方法[J].华北电力大学学报(自然科学版),2023(02).

梁海峰,金建澎,叶亚中.考虑多重不确定性的交直流混合微网多目标优化运行[J].华北电力大学学报(自然科学版),2023(02).

辛保安.加快建设新型电力系统助力实现“双碳”目标[J].国家电网,2021(08).

唐英杰,张哲任,徐政.有源型模块化多电平换流器桥臂全状态平均值仿真模型[J].电力系统自动化,2022(02).

李建林,牛萌,王上行,周京华,袁晓冬.江苏电网侧百兆瓦级电池储能电站运行与控制分析[J].电力系统自动化,2020(02).

薛宇石,徐少华,李建林,惠东.PI控制下储能并网PCS多机并联稳定性分析[J].高电压技术,2018(01).

李楠,张磊,马士聪,高峰.基于模块化多电平换流器的电池储能系统控制策略[J].电力系统自动化,2017(09).

李善颖,吴涛,任彬,徐永海,袁敞.基于模块化多电平变换器的储能系统综述[J].电力系统保护与控制,2015(16).

屠卿瑞,徐政,管敏渊,郑翔,张静.模块化多电平换流器环流抑制控制器设计[J].电力系统自动化,2010(18).

徐雨哲.面向直流输电的MMC性能提升与轻型化技术研究[D].浙江大学,2021(09).

王哲.集成储能型模块化多电平变换器运行特性与优化控制[D].华中科技大学,2020(03).

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