模块组合多电平变换器(mmc)的均压策略研究

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1、万方数据硕士专业学位论文模块组合多电平变换器(MMC)的均压策略研究ResearchonCapacitorVoltageBalancingControlofModularMultilevelConverter作者：石紫月导师：游小杰北京交通大学2014年6月二人三乐▲，，，泓万方数据学位论文版权使用授权书lHIEIIIlullIIIIIIIIIIIIIIIlllI(1Y2734105本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通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，提供阅览服务，并采用

2、影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：万喙珏签字日期：加f妒年6月如日瓠引、¨]魂孵，咿矽名期签日师字导签万方数据学校代码：10004北京交通大学硕士专业学位论文密级：公开模块组合多电平变换器(MMC)的均压策略研究ResearchonCapacitorVoltageBalancingControlofModularMmfilevelConvert

3、er作者姓名：石紫月导师姓名：游小杰学号：12125873职称：教授工程硕士专业领域：电气工程学位级别：硕士北京交通大学2014年6月万方数据致谢本论文的工作是在我的导师游小杰教授的悉心指导下完成的，游小杰教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来游小杰老师对我的关心和指导。杨晓峰博士作为模块组合多电平变换器项目的小组长，指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向杨晓峰博士表示衷心的谢意。游小杰教授、贺明智副教授、张立伟副教授、孙湖老师、王琛琛老师、悉心指导我们完

4、成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向各位老师表示衷心的谢意。游小杰教授、贺明智副教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。此外，在撰写论文期间，李要乾、张旭、王煜强等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。III万方数据摘要随着电力电子技术的飞速发展，模块组合多电平变换器(MMC)以其独特的结构优势，克服了传统多电平变换器的不足，正成为未来高压大功率电力变换领域的研究热点之一。本文对

5、MMC的工作原理、传统悬浮电容电压的均压控制方式以及其优化等关键问题进行了深入的研究。本文首先分析了MMC的拓扑结构和工作原理，建立了MMC的数学模型，并研究了载波移相技术和最近电平逼近技术在MMC中的实现方法。MMC采用功率模块级联的结构，正常运行时能量分布在各功率模块的悬浮电容中。悬浮电容电压的均衡控制问题是MMC研究的重点以及难点，本文针对造成MMC悬浮电容电压不平衡和脉动现象的原因进行了深入的理论分析，并建立了功率模块的等效损耗模型。本文研究了目前悬浮电容电压均衡控制方式：外部平衡控制电路法以及自身的平衡控制算法的基本原理和实现

6、方法。提出两种改进拓扑结构，混合型模块化多电平转换器(m嗄MC)以及引入中间环节的新型拓扑结构，通过结构改进实现均压。研究了闭环控制发以及开环控制法，包括PI调节法、间接反馈法、电容电压排序法以及NLC控制法，进行理论分析和数学推导，总结其优缺点以及适用范围。在传统均压策略的基础上，本文重点研究了其优化与改进，提出基于NLC调制技术的优化均压策略以及基于CPS—SPWM调制技术的PI调节法的优化策略，重点考虑环流的影响，加入环流抑制环节。在理论分析和软件仿真基础上，通过一台五电平单相半桥MMC实验样机进行了实验验证。通过实验进一步验证了

7、本文提出的优化的控制策略可行性以及有效性。研究结果表明优化后的控制策略可用于MMC运行过程中悬浮电容电压的均衡控制，并且均衡效果较好。关键词：模块组合多电平变换器；悬浮电容电压脉动；电压控制；优化与改进；环流抑制万方数据ABSTRACTWiththerapiddevebpmentofpowerelectronictechnology,rmdularmultilevelconverter(MMC)withitsuniquestructuraladvantages，overcon：】ethedeficiencyofthetraditiona

8、lmultilevelconverter,isbecomingoneofthehotresearchtopicsinthe&ldofhighvoltagehigh-powerelectricpowertmn