基于电容电压平衡控制的mmc开关管开路故障诊断及容错控制技术研究

《基于电容电压平衡控制的mmc开关管开路故障诊断及容错控制技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：TM464论文编号：102870318-SX060学科分类号：080800硕士学位论文基于电容电压平衡控制的MMC开关管开路故障诊断及容错控制技术研究研究生姓名蔡婷婷学科、专业电气工程研究方向功率电子变换技术指导教师肖岚教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonFaultDiagnosisandToleranceTe

2、chnologyofSwitchonModuleMultilevelConverterBasedonCapacitancevoltagebalancecontrolAThesisinElectricalEngineeringByCaiTingtingAdvisedbyProfessorXiaoLanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着高压直流输电的发展，模块化多电

3、平变换器(ModuleMultilevelConverter,MMC)因为众多的优势而被越来越广泛的使用，但是众多开关管的使用导致其故障发生概率提高。因此，研究MMC开关管单管开路故障诊断和容错控制技术，对提高变换器的可靠性，促进其在直流输电、电机驱动等场合的应用具有重要意义。本文研究的MMC采用单相独立带载拓扑结构、半桥子模块、载波移相调制策略。分析了MMC的工作原理，建立了系统的数学模型。本文介绍了基于载波移相调制策略下的两种电容电压平衡算法，并仿真分析了两种平衡算法的优缺点。研究了当采用基于排序法的电容电压平衡算法时，可能导致通过比

4、较电容电压实际值与基准值进行子模块开关管开路故障定位这一方法失效的原因，并提出了一种根据电容电压的理想值与实际值比较的集故障检测与定位为一体的故障诊断方法，最后仿真验证了该方法的可行性。本文研究了冷备用冗余容错方案和热备用冗余容错方案的实现方法，分析了容错方案导致电流冲击的原因。设计了一种无冗余子模块的容错方案，该方案包含对称切除和不对称切除两种，无需额外的冗余模块，节约了成本，实现较为简单。最后，通过仿真分析对比了冷备用冗余和热备用冗余方案以及无冗余子模块的容错方案各自的优缺点。最后设计并搭建了一台8模块的MMC原理样机。实验结果表明，

5、所提出的故障诊断与设计的无冗余子模块的容错方案有效。关键词：模块化多电平变换器，单管开路故障，故障诊断，容错方案I基于电容电压平衡控制的MMC开关管开路故障诊断及容错控制技术研究AbstractWiththedevelopmentofHVDC,ModularMultilevelConverter(MMC)ismoreandmorewidelyusedbecauseofitshugeadvantages.However,theuseofmanyswitchescausestheprobabilityofitsfailuretoincreas

6、e.Therefore,itisofgreatsignificancetostudytheopencircuitfaultdiagnosisandfault-tolerantcontroltechnologyofMMCswitchtubeinordertoimprovethereliabilityofconverterandtopromoteitsapplicationinDCtransmissionandmotordrive.TheMMCstudiedinthispaperadoptssinglephaseindependentload

7、topologiesandcarrierphaseshiftmodulationstrategy.TheworkingprincipleofMMCisanalyzedandthemathematicalmodelofthesystemisestablished.Thispaperintroducestwocapacitorvoltagebalancingalgorithmsbasedoncarrierphaseshiftmodulationstrategy,andanalyzestheadvantagesanddisadvantageso

8、fthetwobalancealgorithms.Thispaperstudiesthereasonwhythecapacitorvoltagebalancingalgorithmbasedo