基于mmc的statcom的研究

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1、硕士学位论文基于MMC的STATCOM的研究RESEARCHONSTATCOMBASEDONMMC傅裕哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM76学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于MMC的STATCOM的研究硕士研究生：傅裕导师：纪延超教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM76U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARC

2、HONSTATCOMBASEDONMMCCandidate：FuYuSupervisor：Prof.JiYanchaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论

3、文摘要目前国家大力发展高压电力网络，并促成智能电网的发展，随着电网的联网，容量也在不断地扩大。由于负载和诸如风电等不平稳电源的大量存在，无功的就地补偿问题成为现代中高压电网中必须解决的问题，STATCOM作为柔性交流输电技术重要的实践成果之一，被用于应对无功补偿领域的各种问题。但是传统STATCOM受到器件参数、开关频率、容量升级和故障处理能力等限制比较多，因而在中高压大功率或大电流领域有其应用的局限性。模块化多电平换流器MMC作为新一代级联多电平技术的核心成果之一，已经成为了近几年的研究热门。其具有的标准模块化结构，不仅有利于对装置容量进行升级，还拥有冗余容

4、错能力；同时其具备四象限运行特性，因而可以作为STATCOM的主电路拓扑而运用于无功补偿领域。本文首先对目前MMC应用在STATCOM上的几种主电路拓扑进行命名，并从启动充电、应用范围、系统控制、装置的经济型等方面对比分析各自的优缺点，最后提出了基于多重化技术的层叠MMC-STATCOM，阐述其如何作为大功率或大电流补偿的有效解决方案，进行了优缺点分析。其次从直流侧不加大储能电容或直流电压的Ⅱ型拓扑出发，阐述其工作原理，建立数学模型；对上下桥臂子模块的电容电压波动和桥臂能量进行研究和分析；接着对传统MMC子模块均压控制方法中基于CPS-PWM的电压均衡控制和基

5、于相间能量平衡的电压平均控制进行的推导证明；对Ⅱ型STATCOM建立系统总体控制框图，在MATLAB/Simulink中搭建了模型进行仿真验证。接着对本文提出的基于MMC多重化结构的STATCOM，先进行数学建模，建立其交流回路等效模型，然后研究桥臂内部端口电压的求解方法，并研究稳压控制、冗余层控制等控制策略，给出系统总体控制框图。针对基于CPS-PWM的多重化技术，进行子模块移相角计算方法的研究，利用列表法和移相角矢量图法进行归纳总结，给出适合于MMC多重化结构的STATCOM的子模块移相角计算方法。最后，搭建单层、二重化和三重化仿真模型，通过观察其输出补偿

6、电流和电源侧电流波形和幅频特性进行研究，以验证文中的一些结论。关键词：模块化多电平换流器；STATCOM；载波移相调制；多重化技术-IV-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractNowadays,ourcountryisdevelopinghighvoltagepowernetworkvigorouslyandpromotingthedevelopmentofsmartgrid.Withtheconnectionofgrid,thecapacityisalsobecominglarger.Becauseofthenumerousnon-linearloa

7、ds,thepowerqualityproblemsinmodernmiddle-highvoltagegridmustbesolved.AsoneofimportantpracticalresultsinFACTS,STATCOMisappliedtosolvingvarietiesofproblemsinthefieldofreactivepowercompensation.ButtraditionalSTATCOMisrestrictedtodeviceparameters,switchingfrequency,capacityupgrade,troub

8、leshootingcapabilit