基于模块化多电平的柔性直流输电控制策略研究

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1、国内图书分类号：TM721国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文密级：公开生姓专二零一四年五月ClassifiedIndex：TM72lU．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisIlIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIY2575329RESEARCHONCoNTROLSTRATAGYFORVSC．HVDCBASEDONMODULAR卫vⅡ丁I，TILEVELCONVERTERGrade：2011Candidate：DengXuesongAcademicDe

2、greeAppliedfor：MasterSpeciality：ElectricalEngineeringSupervisor：Prof．XiaoJianMay，2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密团，使用本授权书。(请在以

3、上方框内打-·寸，)学位论文作者签名：日期：珈f够．s、t6指导老师签』-救指导老师签名：W．一形日期：动心s名西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1、从桥臂能量平衡的角度推导分析了子模块电容电压不平衡的原因。定义了平均开关状态，对予模块直流电容电流及桥臂电压波动原理进行了分析，得到了相问二倍频环流产生的原因以及表达式。仿真验证了桥臂电流中环流大小及组成成分的理论分析及采用排序法结合最近电平调制的子模块电容电压均压控制策略的正确性。2、设计了叠加三相桥臂能量均分控制分量的基于载波移相的均压调制策略，仿

4、真验证了该策略在实现子模块均压控制的同时有效的抑制了环流，并且比单相桥臂能量均分控制具有更好的抗干扰能力。3、对比了分别采用最近电平调制与载波移相调制策略下MMC电平数及控制器频率与MMC输出电压谐波含量的关系。4、在da坐标系下设计了MMC．HVDC采用直接电流控制器的外环及内环控制器，仿真验证了控制器具有良好的解耦特性及快速的动态响应能力。5、设计了在三相静止坐标系下的无差拍解耦控制器。仿真验证该策略在具有良好的解耦特性及快速的动态响应特性的同时，由于减少了控制器的坐标变换次数及PI调节环节，降低了控制器的运算量及复杂程度，便于数字控制器的设计与

5、实现。6、分析了主从控制策略和结合直流电压偏差的主从控制策略各自的原理和优劣。分别对正常运行下采用主从控制策略以及采用结合直流电压偏差的主从控制策略在直流电压故障工况下进行了仿真。仿真结果表明了结合直流电压偏差的主从控制策略无需高速通信就能实现换流站模式的切换，提高了多端MMC．HVDC的灵活性和可靠性和应用范围。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声

6、明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：獭日期：访f铲s、flf西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要模块化多电平换流器(MMC)是近年来提出的应用于VSC．HVDC的新型拓扑结构。与传统VSC-HVDC采用的两电平、三电平换流器拓扑结构相比，MMC不仅具有其原有优点，而且采用的是模块化设计。针对不同的电压等级场合，可通过调节串联的子模块数来改变输出电平的大小。在电平数很大的情况下，不但使子模块的开关频率得到下降，而且大大降低输出谐波的大小而无需交流滤波器，十分适用于V．SC．HVDC系统。本文对模块化多电平换流器的拓扑结构及工作原理

7、进行了详细分析。从桥臂能量平衡的角度推导分析了子模块电容电压不平衡的原因。定义了平均开关状态，对子模块直流电容电流及桥臂电压波动原理进行了分析，得到了相间二倍频环流产生的原因以及表达式。设计了结合排序法的最近电平调制策略实现子模块电容电压的均衡控制，并进行了仿真验证。对桥臂电流及环流进行了傅里叶分析，通过其频谱图验证了对桥臂电流中环流大小及组成成分的分析。设计了叠加了三相桥臂能量均分控制分量的基于载波移相的均压调制策略，该策略在实现子模块均压控制的同时有效的抑制了环流。通过交流侧单相接地故障仿真，验证了采用三相桥臂能量均分控制比单相桥臂能量均分控制具

8、有更好的抗干扰能力。对比了采用最近电平调制和载波移相调制策略下MMC电平数及控制器频率与MMC输出电压谐波含