模块化多电平换流器型直流输电控制策略研究

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1、国内图书分类号：TM46密级：公开国际图书分类号：621.3西南交通大学研究生学位论文模块化多电平换流器型直流输电控制策略研究年级二○一五级姓名魏斌申请学位级别工程硕士专业电气工程指导老师舒泽亮教授二〇一八年五月ClassifiedIndex:TM46U.D.C:621.3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisControlStrategyofModularMultilevelConverterinHigh-VoltageDCTransmissionGrade:2015Candidate:WeiBinAc

2、ademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.ShuZeliangMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要模块化多电平换流器（MMC）是电压源型换流器的一种拓扑结构，由于其良好的可扩展性能，使得其在直流输电领域得到了越来越多的应用，成为近年学术与工业领域的研究热点之一。本文主要以电力系统高压直流输电为研究背景，从理论说明、仿真分析以及实验验证三个方面对MMC变换器稳态条件下的内部动态特性、调制方法以及交流电压

3、不平衡态下的稳定控制等进行了研究。首先，在三相MMC数学模型基础上研究了其工作原理，建立了控制系统模型，并采用了一种将载波移相与子模块电容电压均衡相结合的改进调制算法。该算法不仅满足模块数较多的应用场合，并且同样适用于模块数较少的情况。其次，针对三相交流电源电压不对称故障，详细分析了换流器存在的交流电流不平衡以及直流电压震荡的现象，并改进了传统的不平衡态控制方法，在控制交流电流的同时加入直流电压稳定控制模块。该方法不仅可以有效减小交流侧负序电流，同时可以很好的抑制直流电压的波动。同时，对三相MMC桥臂间环流的形成机理进行了研究，针对其二倍频环流分量设计了基

4、于陷波器与比例控制器的环流抑制控制算法。该控制器在不影响交流侧系统性能的情况下，能够有效减少环流的波动、提高变换器效率。最后，搭建完成了基于FPGA控制器的五电平小功率实验平台，实验结果表明基于上述控制方法的三相MMC直流输电变换器系统稳态和动态响应良好、波形质量高、环流电流纹波小、交流电压不平衡时工作稳定，验证了本文中所设计的控制方式的正确性与有效性。关键字：模块化多电平换流器；环流抑制；电容电压均衡控制；电网电压不平衡；直流电压波动抑制西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractModularmultilevelconverter(MMC)i

5、sakindofvoltagesourceconvertertopology.Duetoitsgoodscalableperformance,itismoreandmorewidelyusedinthefieldofdirectcurrenttransmission.What’smore,ithasbecomeoneofthehighlightsintheacademicresearchandindustrialfieldsinrecentyears.Inthebackgroundofdirectcurrenttransmissioninelectrica

6、lpowersystem，thispaperresearchestheinternaldynamiccharacteristicsandmodulationstrategyinsteadystateandthecontrolmethodintheconditionofACvoltageunbalancefromaspectsoftheoryanalysis,simulationandexperimentalvalidation.Firstly,thispaperexpoundsitsworkingprincipleandestablishesitscont

7、rolmodelonthebasisofthree-phaseMMCmathematicalmodel.Meanwhile,Aimprovedmodulationalgorithmcombiningcarrierphaseshiftcontrolwithcapacitorvoltagebalancingcontrolisproposed.Thisalgorithmnotonlysatisfiesfieldsofmanymodules,butalsoappliestosituationswithfewermodules.Secondly,Aimingatth

8、evoltageasymmetryfaultofthree-pha