Prospects of multilevel VSC technologies for power transmission

Gemmell, B.D.; Dorn, J.; Retzmann, D.; Soerangr, D.

doi:10.1109/tdc.2008.4517192

Cited by 352 publications

(135 citation statements)

References 3 publications

Supporting

Mentioning

132

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…There is a third switching state: both switches are off during startup or fault conditions, allowing the current to freely circulate through the diodes (and through capacitors, if so demanded by the current polarity) [1,34]. In practical application, there is an additional bypass switch to fully isolate each cell for fault-tolerant operation [39]. An important problem is the control needed to keep each capacitor in constant cell voltage level [36].…”

Section: Cmc In Recent Research and Applicationsmentioning

confidence: 99%

“…An attractive feature of this topology is its modularity and scalability to easily reach medium-and high-voltage levels, while greatly improving AC side power quality, as compared with the classic series connection of power switches in a two-level converter configuration used in HVDC [1,34]. This topology can be found in practical applications reported with 200 power-cell/phase reaching up to 400 MW [39] and is commercialized by ABB and Siemens as HVDC Light up to 1 GW [5][6].…”

Section: Cmc In Recent Research and Applicationsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Cascaded multilevel converters in recent research and applications

Malinowski

2017

Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. Multilevel converters have been intensively investigated and developed since 1960s and have found successful industrial applications. The aim of this paper is to present state of the art as well as recent research and applications of cascaded multilevel converters, which are a very interesting solution for power distribution systems and renewable energy sources. Cascaded multilevel converters can easily operate at medium and high voltage based on the series connection of power modules (cells), which use standard low-voltage component configurations. Series connections of modules (cells) allow for high quality output voltages and input currents, reduction of passive components and availability of component redundancy. Due to these features the cascaded multilevel converters have been recognized as attractive solutions for high-voltage direct-current (HVDC) transmission, solid state transformers (SST) and photovoltaic (PV) systems.Key words: multilevel converters, cascaded converters, modular multilevel converters, modulation, solid state transformer, photovoltaic systems. Cascaded multilevel converters in recent research and applications M. MALINOWSKIInstitute of Control and Industrial Electronics, Warsaw University of Technology, 75 Koszykowa St., 00-662 Warsaw, Poland for multilevel structures. Among the main benefits one may count a superior harmonic spectrum for a given switching frequency, a lower dv/dt stress at the converter terminals, cables and end windings of transformers/generators, a lower common mode voltage, and substantially lower semiconductor switching losses, particularly at medium to higher switching frequencies. A three-level topology is also a highly competitive alternative to the two-level structure in terms of cost, efficiency, and weight/size [2].The final choice of converter topology for RES depends on type of application, expected power, reliability demand and price. Three-phase multilevel converters, e.g. three-level neutral point clamped (3L-NPC) [3][4][5][6], three-level transistor clamped (3L-TCC) [4] or five-level active neutral point clamped (5L-ANPC) [7][8][9] are most popular in high power applications. However, 3L-NPC converters may be considered even in power range of few hundreds kVA, which was discussed in [2].

show abstract

Section: Cmc In Recent Research and Applicationsmentioning

confidence: 99%

Section: Cmc In Recent Research and Applicationsmentioning

confidence: 99%

Cascaded multilevel converters in recent research and applications

Malinowski

2017

Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…(8) and (9), the number of submodules required for the investigated star switched modular multilevel converter is 50% of that which would be required for the standard MMC for a similar application, ignoring switching effects. Considering that one of the two arms in each phase of the star switched MMC is only responsible for switching conduction from one arm to the other and only sees the line voltage, the number of devices required for the SSMMC can be obtained from (10) and that of the MMC from (11). (10) and (11), the theoretical savings on the number of devices for using the SSMMC can be derived to be 32% of that required for the implementation of the MMC.…”

Section: Converter Efficiency and Dimensioningmentioning

confidence: 99%

“…Recently, the Modular Multi-Level Converter (MMC) [1,3,11,12] has been proposed and is being extensively investigated for HVDC applications. It offers some interesting characteristics including, high modularity, scalability, high converter efficiency, low device stress, low loss, and reduced harmonic content in the synthesised waveform.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The star-switched MMC (SSMMC) - a hybrid VSC for HVDC applications

Woldegiorgis

Outram

Amankwah

et al. 2016

8th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives (PEMD 2016)

View full text Add to dashboard Cite

This paper presents a new hybrid VSC topology (the StarSwitched MMC) -suitable for HVDC applications. The basic structure and operating principles of the topology are described. Control strategies that regulate the power exchanged between the VSC, the AC network and the DC network are presented. A modulation strategy ensuring appropriate switching of the individual chain-link submodules and a capacitor voltage balancing algorithm that ensures the capacitor voltages are maintained within the required tolerance are discussed. Results from a simulation model are presented to validate the expected performance of the converter and the proposed control schemes.

show abstract

“…В 2010 году первая линия HVDC на базе ММС связала города Питтсбург и Лос-Анджелес (Trans Bay Cable). Протяженность кабельной ли-нии составила 88 км, передаваемая мощность -400 МВт, передача электроэнергии осуществля-лась на напряжении ±200 кВ [9]. Каждая фазная ветвь модульного многоуровневого преобразова-теля включала порядка 200 модульных ячеек.…”

Section: Introductionunclassified

Analysis of strategies of modulation voltage of the active rectifier based on the modular multilevel converters

2015

View full text Add to dashboard Cite

25 ВведениеСовременный подход к увеличению энерго-эффективности технологических процессов и уже-сточение требований к качеству электроэнергии существенным образом отразились на выборе вы-прямительных схем на входе преобразователей частоты мощных электроприводов. В связи с этим, в двухзвенных преобразователях частоты широкое применение нашли активные выпрямители на полностью управляемых ключах. Такое решение позволяет обеспечить двусторонний обмен энер-гией, регулирование коэффициента мощности и приемлемый гармонический состав тока, потреб-ляемого из сети.Классические силовые схемы активных выпря-мителей мощных электроприводов, как правило, представляют собой параллельное соединение не-скольких трехуровневых инвертеров, включенных на сеть через понижающий трансформатор [1, 2]. Для уменьшения искажений синусоидальности формы кривой сетевого тока используют много-пульсные схемы соединений обмоток силового трансформатора [3]. На современном этапе подоб-ные конфигурации представляют собой последо-вательное соединение первичных обмоток транс-форматора и разные группы соединений вторич-ных обмоток. На практике в мощных электропри-водах применяют 12-, 18-, 24-и 48-пульсные сило-вые схемы [1][2][3][4].Недостатком подобных решений активных выпрямителей является наличие группы силовых трансформаторов с нестандартными соединениями обмоток, что существенно увеличивает массогаба-ритные характеристики и ведет к удорожанию схемы. В современных условиях постепенного снижения стоимости IGBT-транзисторов и роста цен на активные материалы трансформаторов формируется принципиально новое направление развития преобразователей частоты, которое за-ключается в проектировании «бестрансформатор-ных» многоуровневых конвертеров на базе мо-дульных конструкций.Концепция Рассмотрены многоуровневые конвертеры на базе модульной конструкции (ММС), предназначен-ные для высоковольтных сетей в качестве активных выпрямителей регулируемых электроприводов пе-ременного тока, а также статических компенсаторов реактивной мощности. Приведена структура ММС, отличительная особенность которой заключается в том, что каждая фаза содержит ряд последовательно включенных одинаковых подмодулей. Представлена типовая топология подмодуля, состоящая из кон-денсатора, шунтируемого встречно-параллельным соединением диода и транзистора. Рассмотрены воз-можные рабочие состояния подмодуля, влияющие на уровень напряжения на входных зажимах. Деталь-но проанализированы три известных способа модуляции напряжения ММС: метод амплитудно-импульсной модуляции, метод с назначением коммутируемого подмодуля и метод сравнения с опорным напряжением. Приведено содержание высших гармоник в выходном линейном напряжении ММС для трех перечисленных способов модуляции. Показано, что в методе сравнения с опорным напряжением уровень THD напряжения на входных зажимах конвертера составляет значение порядка 4 % при частоте коммутации силовых ключей 300 Гц.Ключевые слова: модульный многоуровневый конвертер, способы модуляции, активный выпрями-тель, высшие гармоники, искажение синусоидальности кривой.

show abstract

Prospects of multilevel VSC technologies for power transmission

Cited by 352 publications

References 3 publications

Cascaded multilevel converters in recent research and applications

Cascaded multilevel converters in recent research and applications

The star-switched MMC (SSMMC) - a hybrid VSC for HVDC applications

Analysis of strategies of modulation voltage of the active rectifier based on the modular multilevel converters

Contact Info

Product

Resources

About