Бул изилдөө орто чыңалуудагы туруктуу ток бөлүштүрүү тармактарында бир нече Voltage Source Converter (VSC), Switched-Capacitor DC Transformer (SCDCT) жана узун DC линиясы бир системада иштегенде пайда болушу мүмкүн болгон чыңалуу термелүүлөрүнүн себебин импеданстардын өз ара аракеттенүүсү аркылуу изилдейт.

Изилдөөчүлөр адегенде DAB негизиндеги SCDCTнин кичине-сигналдык кириш импеданс моделин чыгарып, андан соң бул моделди VSC чыгыш импедансы жана линия импеданстары менен бириктирип, көп терминалдуу MVDC система үчүн булак–жүк импеданстарынын өз ара аракеттенүүсүн талдашкан.

Натыйжаларга ылайык, узун линиялардын паразиттик импеданстары жана системага кошулган SCDCTлер критикалык импеданс кесилиш жыштыгын төмөндөтүп, булак менен жүк тарабынын ортосундагы фаза айырмасын чоңойтушу мүмкүн. Изилдөөнүн үлгүлүк системасында бир VSC жана бир SCDCT туруктуу болсо, экинчи SCDCT кошулганда фаза айырмасы 180,1°ге жетип, система термелүүчү туруксуздукка өтөт. Ал эми булак тарабына кошумча VSC туташтыруу эквиваленттүү булак импедансын кайра калыптандырып, туруктуулукту калыбына келтире алат.

Изилдөө ошондой эле SCDCT кириш тогунун термелүүчү компонентин аныктаган Active Damping Method сунуштайт. Башкаргыч SCDCT кириш импедансына ырааттуу виртуалдык импеданс таасирин кошуп, критикалык жыштык аймагындагы импеданстын чоңдугун жана фазасын өзгөртөт. MATLAB/Simulink жана Control Hardware-in-the-Loop эксперименттеринде бул ыкма мурда туруксуз болгон конфигурацияларды кайрадан туруктуу аймакка өткөргөн.

MVDC тармактарында конвертерлердин өз ара аракеттенүүсү эмне үчүн туруксуздук жаратышы мүмкүн?

Салттуу пассивдүү электр тармактарында линия импедансы негизинен физикалык R, L жана C элементтери менен аныкталат. Күч электроникасынын конвертерлери үстөмдүк кылган DC тармактарында болсо башкаруу контурлары түзмөктүн терминалдан көрүнгөн динамикалык импедансын да аныктайт.

Ошондуктан эки түзмөк өз-өзүнчө туруктуу болсо да, бири-бирине туташтырылганда пайда болгон булак–жүк импеданстарынын өз ара аракеттенүүсү белгилүү жыштыктарда терс басууну жана резонансты жаратышы мүмкүн.

SCDCT кантип иштейт?

SCDCTнин switched-capacitor баскычы орто чыңалуудагы киришти бир нече изоляцияланган DC деңгээлдерине бөлөт. Ар бир аралык DC порт андан кийин Dual Active Bridge модулу аркылуу жалпы төмөн чыңалуудагы DC шинасына туташтырылат.

DAB модулдарынын чыгыш чыңалуусу Output Voltage Control менен, аралык конденсаторлордун чыңалуулары болсо Voltage Balancing Control менен жөнгө салынат.

Эмне үчүн кичине-сигналдык импеданс модели керек?

Системанын туруктуулугун баалоо үчүн конвертердин номиналдык чыңалуусу менен кубаттуулугу гана жетишсиз. Кичинекей чыңалуу бузулушуна кайсы жыштыкта канчалык ток жообун берери белгилүү болушу керек.

SCDCT үчүн негизги кириш импедансы:

Zin_DCT(s) = ûs1 / îLb

түрүндө берилет.

Изилдөө switched-capacitor баскычын, DAB модулдарын, voltage balancing loop, output voltage loop жана кириш current loopтун баарын кичине-сигналдык моделге киргизип, бул импедансты аналитикалык түрдө чыгарат.

VSC тарабы кантип моделденет?

VSCнин AC тармак тарабындагы dq-axis ток динамикасы жана DC-link чыңалуусу сызыктуулаштырылып, терминалдык чыгыш импедансы алынат.

Ошентип система эки негизги топко бөлүнөт:

• Булак тарабы: VSC чыгыш импеданстары + тиешелүү линия импеданстары.
• Жүк тарабы: SCDCT кириш импеданстары + тиешелүү линия импеданстары.

Туруктуулук кайсы критерий менен бааланат?

Булак тарабынын жалпы эквиваленттүү импедансы Zo_grid(s), ал эми жүк тарабынын жалпы эквиваленттүү импедансы Zi_grid(s) деп аныкталат.

Бул эки импеданстын чоңдуктары кесилишкен fc жыштыгында фаза айырмасы каралат. Изилдөө колдонгон баалоодо фаза айырмасынын 180°ден ашуусу Nyquist критерийинин бузулушун жана термелүүчү туруксуздук коркунучун билдирет.

Линия импедансы эмне үчүн критикалык?

Линия импедансы эске алынбаганда жогорку жыштыкта эки эквиваленттүү импеданс критикалык түрдө кесилишпеген абал пайда болушу мүмкүн.

Линиялардын индуктивдүү жана каршылыктуу касиеттери кошулганда булак тараптагы импеданс жогорулап, импеданс кесилиши төмөнүрөөк жыштыктарга жылат.

Толук жүктө SCDCT кириш импедансы да азайгандыктан, фаза запасы дагы төмөндөшү мүмкүн.

SCDCT саны көбөйсө эмне болот?

Бул сыноо системасында кошулган SCDCTлер жүк тараптагы импеданстын чоңдугун өзгөртүп, кесилиш жыштыгын төмөндөтөт жана фаза айырмасын чоңойтот.

VSC саны көбөйсө эмне болот?

Булак тарабына кошулган VSCлер параллелдүү туташуу аркылуу эквиваленттүү булак импедансын өзгөртүп, критикалык кесилишти жогорку жыштыкка жана азыраак фаза айырмасына жылдырат.

Туруксуздуктун физикалык натыйжасы кандай?

g=1 жана h=2 симуляциясында DC шина чыңалуусунда 2469 V амплитудалуу, болжол менен ±%24,69 өлчөмүндөгү термелүү пайда болгон.

Бул термелүү аралык конденсаторлорго жана LVDC чыгышына да өтүп, электр энергиясынын сапатын начарлатат.

Активдүү басуу башкаруусу эмне кылат?

Активдүү басуу ыкмасы SCDCT кириш тогунун туруктуу компонентин төмөн өткөрүүчү чыпка менен бөлөт. Чыныгы ток менен ушул компоненттин айырмасы термелүүчү компонент деп кабыл алынып, PI башкаргычка жөнөтүлөт.

Башкаргыч кошумча duty-cycle түзөтүүсүн өндүрөт. Бул түзөтүүнүн импеданс жагынан таасири ырааттуу виртуалдык импеданс кошуу менен көрсөтүлөт:

Zin_IR = Zin_DCT + ZSVI

Кадимки туруктуу абалда чыпкаланган ток менен өлчөнгөн ток бирдей болгондуктан, активдүү басуунун чыгышы нөлгө жакындайт.

Изилдөөнүн Ыкмасы жана Натыйжалары

Изилдөөнүн ыкма агымы

1. SCDCTнин averaged-value модели түзүлгөн.
2. Модель иштөө чекитинин айланасында сызыктуулаштырылган.
3. SCDCT кириш импедансы аналитикалык түрдө чыгарылган.
4. VSC терминалдык чыгыш импедансы түзүлгөн.
5. Узун линиялардын импедансы булак жана жүк тараптагы моделдерге кошулган.
6. Bode жана импеданс кесилиш талдоосу менен туруктуулук чектери аныкталган.
7. MATLAB/Simulink аркылуу туруксуздук сценарийлери ырасталган.
8. SCDCT үчүн Active Damping Method иштелип чыккан.
9. Ыкма Typhoon HIL жана PE-Expert4 негизиндеги CHIL платформасында сыналган.

ADM туруктуулук чегин кантип өзгөрттү?

Симуляцияда басуу канчалык тез?

ADM 0,25 секундда иштетилгенде симуляциядагы MVDC шина чыңалуусу болжол менен 12,5 ms ичинде кайрадан туруктуу абалга келген.

HIL эксперименти теориялык чекти ырастаганбы?

Ооба. HIL системасында:

• 1 VSC + 1 SCDCT туруктуу,
• 1 VSC + 2 SCDCT туруксуз,
• 2 VSC + 2 SCDCT кайрадан туруктуу

деп өлчөнгөн.

Туруксуз конфигурациядагы эксперименттик термелүү жыштыгы 243 Hz болуп, теориялык 242 Hz тегерегиндеги божомолго жакын болгон.

HIL экспериментинде ADMнин таасири

1 VSC + 2 SCDCT конфигурациясында активдүү басуу иштетилгенден кийин система болжол менен 21 ms ичинде туруктуу абалга жеткен.

MVDC шина болжол менен 10 kV деңгээлинде калып, SCDCTнин төмөн чыңалуудагы чыгышы болжол менен 750 Vга жайгашкан жана VSCнин AC тарабындагы үч фазалуу токтор кайрадан туура синусоидалдык формага келген.

Изилдөө колдогон жыйынтыктар

• SCDCT кириш импедансы кичине-сигналдык модель аркылуу аналитикалык түрдө чыгарылышы мүмкүн.
• MVDC системасынын туруктуулугу бир гана конвертерге эмес, булак жана жүк тараптарынын биргелешкен импеданс өз ара аракеттенүүсүнө көз каранды.
• Узун линия импедансы туруктуулук запасын азайтышы мүмкүн.
• Каралган параметрлерде SCDCT санынын көбөйүшү туруктуулукту начарлатышы мүмкүн.
• Каралган конфигурацияда VSC санын көбөйтүү фаза запасын чоңойтушу мүмкүн.
• Активдүү басуу SCDCT кириш импедансын виртуалдык ырааттуу импеданс аркылуу кайра калыптандыра алат.
• Туруксуз g=1,h=2 жана g=1,h=3 сценарийлери ADM менен кайра туруктуу абалга келтирилген.
• Теориялык чек, MATLAB/Simulink жана CHIL натыйжалары бир эле жалпы механизмди колдойт.

Изилдөө колдобогон жыйынтыктар

• Эки SCDCT бар бардык MVDC системалар туруксуз болот деп көрсөтүлгөн эмес.
• Көбүрөөк VSC ар бир системада сөзсүз туруктуулукту жогорулатары далилденген эмес.
• ADM бардык конвертер топологияларында жана бардык параметр айкалыштарында бирдей натыйжа берери ырасталган эмес.
• Ыкма чыныгы коммерциялык MVDC тармагында узак мөөнөттүү талаа сыноосу менен ырасталган эмес.
• HIL ырастоосу физикалык кубат баскычынын толук масштабдагы талаа иштөөсүнө эквиваленттүү эмес.
• Гетерогендүү VSC, SCDCT жана линия параметрлеринде кеңири эксперименттик ырастоо жүргүзүлгөн эмес.
• Булактын “universally applicable” деген сөз айкашы бардык мүмкүн болгон тармактарда эксперименттик жактан далилденген универсалдуулукту билдирбейт.

Булак жана Ыкма Эскертүүсү

Түпнуска аталышы:Stability Assessment and Enhancement of Converter-Dominated MVDC Systems With Multiple Switched Capacitor DC Transformers and Multiple Voltage Source Converters.

Авторлор: Gengzhe Wang, Dingyu Zheng, Yixin Pan, Huan Yang, Bo Zhao, Hongkun Lv, Kang Zhang.

Мекемелер: College of Electrical Engineering, Zhejiang University; State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute.

Булактын түрү: Рецензиядан өтө элек preprint.

Дата: 14 июнь 2026.

SSRN: 6963467.

Журналдагы абалы: Булакта “Preprint submitted to International Journal of Electrical Power & Energy Systems” деген сөз айкашы бар; бул макала кабыл алынган же жарыяланган дегенди билдирбейт.

Негизги система: 10 kV MVDC шина, көп VSC, көп SCDCT жана узун DC линиялары.

SCDCT субтүзүмү: Switched-Capacitor модулдары + Dual Active Bridge модулдары.

Негизги ыкма: Кичине-сигналдык импеданс моделдөө, Bode талдоосу, булак–жүк импеданс өз ара аракеттенүүсү жана фаза айырмасын баалоо.

Туруктуулук чеги: Импеданс чоңдуктары кесилишкен жыштыкта болжол менен 180° фаза айырмасы критикалык чек катары колдонулган.

Сунушталган башкаруу: Active Damping Method; төмөн өткөрүүчү чыпка, PI башкаруусу жана ырааттуу виртуалдык импеданс таасири.

Симуляция: MATLAB/Simulink.

Чыныгы убакыттагы ырастоо: Typhoon HIL кубат баскычы + PE-Expert4 башкаруу системасы менен CHIL платформасы.

Маанилүү симуляция натыйжасы: g=1,h=2 туруксуз абалда MVDC шина термелүүсү болжол менен ±%24,69.

Маанилүү эксперименттик натыйжа: HILде ошол эле g=1,h=2 абалы болжол менен 243 Hz термелүү менен туруксуз; ADM иштетилгенден кийин болжол менен 21 ms ичинде туруктуу абалга келген.

Маанилүү модель чектөөсү: Негизги система талдоосунда VSC, SCDCT жана линия параметрлери өз топторунун ичинде бирдей деп кабыл алынган.

Каржылоо: Smart Grid-National Science and Technology Major Project, 2024ZD0801700; State Grid Corporation of China Science and Technology Project, 5211DS25000T.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Авторлор белгилүү финансылык же жеке кызыкчылыктардын кагылышы жок экенин билдиришкен.

Лицензия: Жүктөлгөн preprintте текшериле турган ачык Creative Commons лицензиясы көрсөтүлбөгөндүктөн, ачык кайра колдонуу лицензиясы бар деп кабыл алынган эмес.

Verianla ыкма эскертүүсү: Бул мазмун булак preprintтин абзац-абзац кыргызча котормосу эмес. SCDCT кичине-сигналдык модели, VSC терминалдык импедансы, линия импедансы, конвертерлердин саны, Bode туруктуулук чеги, активдүү виртуалдык импеданс ыкмасы, MATLAB/Simulink натыйжалары жана CHIL ырастоосу өз алдынча окутуучу түзүмдө кайра уюштурулган. Булак эксперименттик түрдө ырастабаган талаа масштабы жана универсалдуу колдонулушу тууралуу жыйынтыктар кошулган эмес.