基于fpgammchvdc系统物理控制器设计与rtds仿真验证

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1、国内图书分类号：TM721．1国际图书分类号：621．3硕士学位论文学校代码：10079密级：公开基于FPGA的MMC—HVDC系统物理控制器设计与RTDS仿真验证硕士研究生：导师：寸y⋯：申请学位：学科：专业：所在学院：答辩日期：授予学位单位：郭敏赵成勇(教授)工学硕士电气工程电力系统及其自动化电气与电子1程学院2013年3月华北电力大学ClassifiedIndex：TM721．1U．D．C：621．3ThesisfortheMasterDegreeFPGA—-basedMMC--HVDCSystemPhysicalControllerDe

2、signwithRTDSSimulationVerificationCandidate：Supervisor：School：DateofDefence：GUOMinProf．ZHAOCheng—yongSch001ofElectricalandElectronicEngineeringMarch，201-3Degree·-Conferring··Institution-NorthChinaElectricPowerUniversity㈣5眦2㈣3¨¨¨¨Ⅱ¨■■__Ⅲ9㈣2一川Y一华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士

3、学位论文《基于FPGA的MMC．HVDC系统物理控制器设计与RTDS仿真验证》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以耳目确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：督牧同期：动，弓年多弓月，2同华北电力大学硕士学位论文使用授权书《基于FPGA的MMC—HVDC系统物理控制器设计与RTDS仿真验证》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期问在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文

4、的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于(请在以下相应方椎；内扣。舻)保密口，在年解密后适用本授权二f5不保密团作者签名：导师签名：新数同期：加，弓年口弓月，王日闩期：加／弓年‘I琴月，≥同摘要为应对土地资源紧缺和环境污染等问题，促进可再生能源低成本规模化开发应用，提高电网运行的安

5、全性和稳定性，这些电网面临的挑战给柔性直流发展带来很大机遇。作为近年来柔性直流的研究热点，基于模块化多电平换流器高压直流输电技术(ModularMultilevelConverterbasedHVDC，MMC—HVDC)将模块化设计思想和多电平技术紧密结合在一起，既弥补传统柔性直流输电技术的一些缺陷，同时也带来若干额外的性能优点。论文重点工作针对MMC．HVDC系统物理控制器进行设计，以及与实时数字仿真器(RealTimeDigitalSimulator，RTDS)构成闭环测试系统进行仿真验证。首先，对MMC．HVDC系统的分层控制原理进行阐述

6、，由此设计出基于FPGA的MMC．HVDC系统物理控制器以及它们各自工作的控制时序。通过对站级、阀级控制和系统参数进行分析，极控制保护系统(PoleControl＆Protectionsystem，PCP)需要选择合适的硬件平台和测量装置，选用FPGA作为阀基控制器(ValveBasedController，VBC)的控制单元，可实现控制算法的“硬实时”处理和子模块(SubModule，SM)“同步"触发，以及各级控制的算法采用模块化进行设计，方便调试。其次，分析了在三相电压不对称情况下传统软件锁相环(SoftwarePhase．LockedL

7、oop，SPLL)相位输出产生误差的原因，改进的传统SPLL能实现了正、负序分量的分离，跟踪基波正序分量可减小误差。同时，为防止离散化PI的误差不断积累，本文采用增量式PI控制算法。接着，通过分析SM拓扑，子模块控制器(SubModuleController，SMC)需完成电容电压的采样、状态信息的检测、光纤通信、IGBT的驱动以及相应保护回路。针对光纤通信，为提高信息的可靠性和安全性，本文实施差错控制。最后，同步机制能保证各VBC之间和各SMC间实现步调一致、协同工作。论文还完成MMC．HVDC系统物理控制器与RTDS的闭环测试，仿真验证了在

8、稳态和功率阶跃阶跃下其控制策略和调制方法的可行性和有效性。关键词：柔性直流输电；模块化多电平换流器；极控制保护系统；阀基控制器；子模块控制器；实时数字