模块化多电平变流器的研究大学学位论文.doc

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1、ABSTRACT冶金自动化研究设计院硕士学位论文模块化多电平变流器的研究姓名：姜廷阳申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：朱春毅；李崇坚201101ABSTRACTABSTRACT中文摘要论文以模块化多电平变流器（MMC)为研究对象，分析了MMC的数学摸型和控制策略，并进行了仿真分析。论文首先介绍了MMC的拓扑结构以及子模块换流原理，并进一步介绍了MMC的工作原理，在此基础上推导得到了其数学模型。通过数学模型，介绍了几种控制策略，包括载波控制、合成PWM控制、SVPWM控制以及SHEPWM控制等几种方式，并对每一种控制方式进行了详细的描述，通过这些控制，模

2、块化多电平变流器可以得到期望输出的波形。并针对每一种调制策略进行了仿真分析，通过仿真得到了理想的输出结果。MMC在实际应用中，由于电容串联在主回路中，悬浮电容在每一个时刻不停的进行充放电，电容电压存在着波动，所以对电容电压进行控制是MMC主要研究的问题。文中提出了电容均压策略，通过对每个桥臂子模块电容电压大小进行排序，根据每个桥臂上电流方向，对排序好的子模块选择性开通或关断，以使得电容电压较小的模块充电，电容电压较大的模块放电。文中比较了两种调制方式的性能，结果表明合成PWM调制方式比载波调制方式谐波更小，电压利用率更高。通过仿真发现，MMC电容电压波动与输出频率成反比

3、，与输出电流成正比。进一步通过数学模型分析了产生电容电压波动的原因，结论表明，MMC电容电压纹波大小与频率有关，在输出电流频率比较低的情况下，电容电压波动比较大。数学分析表明，MMC的共模电压和直流侧与交流侧环流是两个自由度可控的量，不会影响输出波形。通过对数学模型的理解，提出了一种低频策略，对桥臂能量进行分解为共模部分和差模部分，通过注入环流改变系统的能量结构，降低电容电压波动。MMC变流器预充电是保证系统能够正常运行的必要条件，文中最后提出了适合于MMC的预充电策略，并给出了电容选择的方法。关键词：模块化多电平变流器，MMC，电容均压策略，子模块，悬浮电容，预充电A

4、BSTRACTABSTRACTThispaperfocusesitsresearchesonModulatorMultilevelConverter,analysisthemathematicalmodelofMMCandcontrolstrategy,andsimulatesthetopology.ThispaperfirstdescribesthetopologyofMMCandcommutationprincipleofsub-modules.Andthenintroducestheworktheory,basedthisprinciplededucesthema

5、thematicalmodelformulaofMMC.Thispaperintroducesseveralmodulationandcontrolstrategies,Includescarriermodulation,generatedPWMmodulation,SVPWMmodulationandSHEPWMmethod.Andthenitgivesverydetaileddescription.Accordingtothecontrolstrategy,MMCcangeneratedesiredoutputwaveform.Foreverymodulations

6、trategyitcomesoutthedesiredsimulationresult.Inpracticalapplications,capacitorsareinseriesconnectioninthemaincircuit.Floatingcapacitorischargingordischargingallthetime.Thecapacitorvoltagesfluctuate.SothemainproblemfocusesonthevoltagecontrolofMMC.Thispaperproposedvoltagebalancingstrategy.T

7、hroughasortingalgorithmofcapacitorvoltage,Andconsideringthedirectionofcurrent,itgivestheopenorclosesignalsofsub-modules.Thesub-modulewhosecapacitorvoltageislowwillbecharged,andthesub-modulewhosecapacitorvoltageishighwillbedischarged.Thispapercomparestheperformanceofthetwo