基于mmc的柔性直流输电系统新型控制方法研究存储研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文基于MMC的柔性直流输电系统新型控制方法研究存储研究学位申请人：江浪学科专业：电气工程指导教师：宋平岗教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文

2、中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________本文受国家自然科学基金项目资助——“基于VSC-MTDC的新型牵引供电系统关键技术研究”（编号：51367008）摘要基于MMC的柔性直流输电系统新型控制方法研究摘要模块化多电平换流器（ModularMultilevelConverter,MMC）是最近几年才提出来的新型多电

3、平电压源型换流器，在多电平换流器发展历程中具有重要意义。得益于模块化设计，相较2电平、3电平电压源型换流器，基于MMC的柔性直流输电仅需通过改变相单元子模块数量就可以实现系统输电电压以及功率等级的扩展，而且由于具有内部参数相同的模块化结构、无动态静态均压问题、无需变压器及滤波器等优势，使得建设MMC-HVDC成为未来高压直流输电工程领域的趋势。本文研究了MMC-HVDC系统的新型控制方法，主要包括以下内容：（1）介绍研究背景及意义，对目前主要的几种多电平换流器进行概述，介绍MMC的研究现状、技术特点以及应用前景，阐述本文的主

4、要内容及创新点。（2）介绍MMC拓扑结构，建立abc、αβ和dq三种坐标系下MMC-HVDC系统的低频动态数学模型。深入研究MMC结构，分析子模块及三相MMC工作原理，推导MMC换流器的数学模型，探讨其运行特性。（3）详细阐述MMC-HVDC系统的换流阀级控制策略。重点介绍载波移相PWM调制和最近电平逼近调制的工作原理和实现方式，对比两种调制策略的适用范围和各自的优势。重点阐述子模块电容电压均衡控制的重要性，介绍两种常用的电容电压均衡控制策略。提出一种新型改进电压排序优化策略，在MATLAB仿真平台搭建MMC仿真模型，分别对

5、分级式电容电压均衡控制策略和改进型电压排序优化策略进行仿真实验，验证载波移相PWM调制策略、最近电平逼近调制策略以及上述电容电压均衡控制策略的正确性和有效性。（4）详细推导和分析环流中交流分量产生机理，证明MMC中相间环流中只包含偶次倍频环流分量，对环流主要成分二倍频负序分量的表达式进行计算。在分析环流产生机理以及环流抑制的基本原则的基础上，利用第三章电容电压均衡控制策略仿真实验，对环流抑制基本原则进行验证。最后提出并设计两种新型环流抑制控制器，搭建MMC-HVDC仿真模型，验证提出的新型环流抑制器正确性和有效性。（5）介绍

6、MMC-HVDC系统级控制在输电系统中的作用。基于矢量控制策略，一一论述并设计系统控制器中重要的功能模块：同步锁相环、内环电流解耦控制器和外环功率控制器。提出一种新型无锁相环控制策略，该策略下的系统级控制器无需锁相环，有效的规避了采样延时和计算复杂度以及电流耦合给系统控制带来的影响。对该控制策略的仿真实验表明该策略行之有效，具备良好的控制效果。I摘要关键词：模块化多电平换流器，柔性直流输电，换流阀级控制，环流抑制，系统级控制IIAbstractRESEARCHONNEWCONTROLMETHODOFHVDC-FLEXIBLE

7、BASEDONMMCABSTRACTModularmultilevelconverter(MMC)isanewtypeofmultilevelvoltagesourceconverterwhichwasputforwardonlyinrecentyears,andhasgreatsignificanceinthedevelopmentofmultilevelconverter.Thankstothemodulardesign,comparingwith2-level,3-levelvoltagesourceconverter

8、,flexibleDCtransmissionbasedonMMCcanachievetheexpansionoftransmissionsystemvoltageandpowerleveljustbychangingthenumberofsub-modules.Additionally,