新型模块化多电平柔性直流输电技术及仿真研究

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1、万方数据学校代号：10536学号：1105010453密级：公开长沙理工大学硕士学位论文新型模块化多电平柔性直流输电技术及仿真研究学位申请人姓名周臻指导教师夏囱阻敦援所在学院电氢皇信：氢王猩堂医专业名称电力丕统及墓自动他论文提交日期2Q!垒生垒旦论文答辩日期2014生5旦答辩委员会主席危翅要熬援万方数据SimulationandResearchofHVDCSystembasedonModularMultilevelConverterByZHOUZhenB．E．(NingboUniversityofTe

2、chnology)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineering●lnElectricPowerSystemandIt’SAutomationInChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProfessorXiaXiang-yangApril，2014万方数据长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文

3、是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：同舔日期：为f乱年5月弓。日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。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数

4、据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密d。(请在以上相应方框内打“、／”)作者签名：同绦导师签名：么耖夕∥日期：乃fp年岁月弓。日日期：劢孵占月V日万方数据摘要柔性直流输@(Highvoltagedirectcurrentbasedonvoltagesourceconverter，VSC。HVDC)在清洁能

5、源传输和海上供电等方面的巨大技术优势让它成为了近几年的研究热点。本文对VSC．HVDC的最新研究成果——模块化多电平换流器(Modularmultilevelconverter，MMC)的拓扑结构和控制方法展开研究。首先，文章对MMC三种最基本的子模块(Sub．module，SM)半桥子模块、全桥子模块及箝位双子模块进行分析，比较了它们的运行方式、工作原理以及各自的缺点。由半桥子模块组成的MMC使用电子元器件数量最少，开关频率最低，相对损耗小，是当前最主流的MMC拓扑，但由于不具备直流故障穿越能力一定

6、程度限制了其发展；全桥子模块组成的MMC具备直流故障穿越能力，但需要的电子元器件数量多，损耗大，成本高；箝位双子模块组成的MMC优点在于，有直流故障穿越能力，相对于全桥MMC也减少了电子元器件使用量，但相比于半桥子模块组成的MMC，电子元器件使用量仍然较多，开关损耗较大。对此论文采用一种新的混合型MMC拓扑结构，MMC桥臂由半桥子模块和箝位双子模块共同组成，在保留了筘位双子模块直流故障穿越能力的同时，能进一步降低换流器电子元器件的使用数量和系统损耗。其次，论文对柔性直流输电的控制系统进行了研究。MMC

7、控制系统中现有的调制策略主要有脉宽调$1](Pulsewidthmodulation，PWM)策略和阶梯波调制策略，对此论文介绍了现有工程中最主流的调制方法——载波移相脉宽调制(CPS—PWM)。MMC控制系统通常分为系统级控制、换流站级控制和换流阀级控制，但换流站级控制现有的直接电流控制策略在抑制MMC环流方面效果不佳且算法复杂。为了解决这个问题，论文提出一种新型MMC模型预测控制策略(Modelpredictivecontrol，MPC)，应用于MMC的环流抑制和子模块均压：根据MMC．HVDC系

8、统的离散时间数学模型建立对应的预测模型，然后通过求解定义的成本函数最优化问题，得到每个MMC子模块的最佳开关状态，实现MMC子模块的电容电压平衡，达到抑制循环电流的目的。最后，论文在PSCAD／EMTDC中搭建MMC．HVDC系统仿真模型，对新型混合子模块MMC进行直流故障穿越仿真，仿真结果表明，新型混合子模块MMC万方数据在减少了电子元器件使用量的情况下，依然保留了直流故障穿越能力。文章对提出的新型MPC控制策略稳态仿真分析也证明了新型MPC控制策略具