基于光纤复用技术的模块化多电平变换器控制系统研究

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1、分类号：单位代码：密级公开学号：硕士学位论文中文论文题目：基于光纤复用技术的模块化多电平变换器控制系统研究英文论文题目：作者姓名：指导教师：邓焰副教授专业名称：电力电子与电力传动所在学院：电气工程学院论文提交日期年月基于光纤复用技术的模块化多电平变换器控制系统研究论文作者签名指导教师签名论文评阅人顾小卫副教授评阅人王正仕副教授评阅人林平副教授评阅人评阅人答辩委员会主席：何湘宁教授委员顾小卫副教授委员李武华教授委员石健将教授委员委员答辩日期：年月日浙江大学研宄生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在

2、导师指导下进行的研宄工作及取得的研宂成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得浙江大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名签字曰期年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江大学有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被査阅和借阅。本人授权浙江大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以釆用影印、

3、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：雙、导师签名：签字日期：年名月日签字曰期：年；月日浙江大学硕士学位论文致谢致谢两年半的时光犹如白驹过隙，转眼就到了我的毕业季，但初到浙江大学搜寻电机工程楼时的情景仍历历在目，仿佛就发生在昨日。本论文的完成是我硕士研究生阶段的一个句点，同时也是我人生新一阶段的起点。值此机会，向各位老师、师兄师姐、同学及师弟师妹表达我最诚挚的感谢。感谢我的导师邓焰副教授一直以来对我的悉心栽培。邓老师学识渊博、治学严谨且善于因人施教，是良

4、师；邓老师为人谦和、豁达，更是益友。在此，向您献上我最崇高的敬意！感谢何湘宁教授实验室团队的其他老师。感谢你们在这段时间里提供的无私帮助与指导！感谢项目组的彭浩师兄以及吕自波、王昆、李广地、李文渝。在彭浩师兄的带领下，我的科研能力和论文写作能力有了进一步的提升，更与你们一起见证了项目发展的各个阶段。我会铭记那些年一起在北门电工厂奋斗的白日与黑夜！感谢实验室的胡义华博士、李楚杉师兄、刘全伟师兄、李林珏师兄、陶勇师兄、陈桂鹏师兄、谷叶师姐以及刘勋昊、王晓明、董洁、祝冲、阿斌、林逸铭、陈銮。与你们相识于此是我莫大的

5、荣幸！感谢我的父母、家人以及雪松，是你们不断的鼓励与支持才让我走到今天！浙江大学硕士学位论文摘要摘要基于电压源型变换器的高压直流输电的兴起使得与之相关的高压大功率变换器再次成为人们关注的焦点，模块化多电平变换器以其高度模块化、低输出畸变率、高可靠性等优点脱颖而出。近年来，关于的研究仍侧重于建模、子模块电容电压平衡、内部环流抑制等控制层面，但是与控制系统架构设计及其在样机中具体实现方法有关的研究并不多，故本文以此作为重点展开研究。主要内容包括：以的拓扑结构、工作原理、调制策略等理论为基础，对已有的两级控制系统架

6、构和三级控制系统架构进行了分析。两级控制系统架构由主控制器和辅助控制器组成，三级控制系统架构则在此基础上增加了一级子模块控制器，虽然解决了前者子模块电容电压不隔离及采样复杂的问题，但辅助控制器与每个子模块控制器间均需根下行光纤分别传输脉冲信号、保护信号，以及根上行光纤传输子模块信息，当子模块个数较多时，光纤使用总量变大。若辅助控制器中的调制改由子模块控制器完成，可只需根下行光纤传输调制信息，但子模块控制器间的同步使得控制系统愈发复杂。提出了一种基于光纤复用技术的三级控制系统架构，并将其具体化为主控制器、相控制

7、器和子模块控制器。主控制器是系统控制的核心，相控制器用于实现相内调制及子模块电容电压平衡，子模块控制器用于生成开光管驱动信号、子模块保护及子模块信息监测、上报。但相控制器发送给子模块控制器的脉冲信号及保护信号等命令信息被调制成不同的矩形脉冲，仅通过同根下行光纤传输，迗到了节省光纤使用总量的目的。此外，由于调制交由相控制器直接完成，只需确保各个相控制器间的同步，简单且易实现。在上述基础之上，设计并搭建了一台单桥臂子模块个数为的样机，并通过实验验证了所提出的控制系统架构的可行性。首先介绍了该架构采用的和这两类控制

8、器；对相控制器间同步的必要性及可行方窠进行了简要分析之后，重点分析了各个控制器间的信息交互内容、协议及相关的具体设计方法；然后以样机为例给出了子模块个数、子模块电容及桥臂电感的设计方法，并分类介绍了主控板及浙江大学硕士学位论文摘要其扩展板、相控板及其扩展板和子模块电路中硬件设计的关键部分；最后，在样机平台上进行了逆变实验，并给出了部分稳态及动态实验波形。关键词：模块化多电平变换器，控制系统，光纤复用