基于电压源换流器的轻型直流输电技术应用研究

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1、硕士学位论文基于电压源换流器的轻型直流输电技术应用研究ResearchontheApplicationofHVDCLightBasedonVoltageSourceInverter作者：解建刚导师：董新伟副教授中国矿业大学二〇一五年六月中图分类号TM721.1学校代码10290UDC621.3密级公开中国矿业大学硕士学位论文基于电压源换流器的轻型直流输电技术应用研究ResearchontheApplicationofHVDCLightBasedonVoltageSourceInverter作者解建刚导师董新伟申请学位工学硕士培养单位信电学院学科专业电气工程研究方向轻型直

2、流输电技术答辩委员会主席王崇林评阅人盲审二○一五年六月论文审阅认定书研究生解建刚在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢时间匆匆流过，不知不觉中就到了要踏出校园，步入社会的时候了。回首过往三年中的校园生活，其中的点点滴滴都让人怀念，其中的每个人、每件事都将成为我人生中的珍贵回忆。在此即将离别的时刻，我衷心地向这三年中无私的支持，关心与照顾我的老师、同学以及家人表示

3、感谢。在求学期间，对我影响最大的以及给我留下的印象最深的无疑是董老师，可以说，我在矿大成长的每一步都离不开董老师的指点与照顾。从平日里在科研项目中对我的指导，到校园生活中对我的照顾，再到毕业论文的选题、开题，以及论文的写作、修改，直至最终的定稿，董老师在学业上的严格要求与生活中的朴素随和，深深的影响着我，并在不知不觉中成为我们学习的优良典范。此外，对感谢一直以来鼓励和支持我的同学以及师弟师妹，是你们的支持与鼓励才使我冲出了迷茫，摆脱了失意，正因为有了你们的陪伴，才使得我三年的研究生生活过的充实而富有意义。最后，还要向我的父母致以最衷心的敬意。你们的理解与支持是我战胜一切

4、困难的力量源泉。摘要稳定的能源供给是一个国家社会稳定、经济发展的基础和前提。随着传统化石能源储量的枯竭，以及环境容量的不断收缩，节能减排，开发新能源，走可持续发展的道路已成为国家发展战略中的重要一环。轻型直流输电技术（VSC-HVDC）作为一种新型输电技术，因其与生俱来的经济、技术优势，一经提出，便迅速成为相关专家学者关注的焦点。随着该技术在实际工程中的应用，人们对其在电压与容量方面的要求不断提高，但受制于目前电力电子器件的理论研究与制造工艺水平的限制，使得基于传统换流器结构的VSC-HVDC在这两个方面的提升空间有限。模块化多电平换流器（MMC）因其设计的灵活性以及拓

5、展的便利性，在解决VSC-HVSC的电压与容量问题方面具有显著优势，因而成为广大科技工作者的研究热点。本文以MMC-HVDC作为研究对象，重点针对MMC的拓扑结构及其控制策略做了深入细致的研究。首先，本文从VSC-HVDC的组成与基础理论入手，分析了该技术的优势与应用前景，并对该技术的研究现状进行了概述。其次，本文详细论述了MMC的三种子模块（HBSM、FBSM、CDSM）的工作过程，在此基础上对MMC的运行原理进行了深入细致的研究，分析了基于CDSM的MMC故障清除原理。再者，本文构建了MMC-HVDC在两种坐标系下的数学模型，并对其内部环流产生原因以及子模块电容电压

6、的波动情况进行了深入的分析。此外，本文引入预测控制的概念，在详细论述基于有限控制集的模型预测控制（FSC-MPC）基本思想和特点的基础上，重点研究了其在MMC-HVDC站级控制系统中的应用，并对FCS-MPC的优化函数进行了重新设计，避免了其应用于多目标控制时由于引入权重因子而造成的控制系统参数设计困难的弊端，并通过仿真对其正确性进行了验证。最后，结合风电机运行特性研究，在分析对比常用风电并网技术的基础上，指出MMC-HVDC在该方面的应用优势，并采用定电压和定频率的控制策略，在Simulink中搭建仿真模型，验证了其在风电并网方面的可行性。该论文有图37幅、表7个，参

7、考文献79篇关键字：模块化换流器；轻型直流输电；预测控制；风电并网IAbstractThestableenergysupplyisthebasisandpremiseofthesocialstabilityandtheeconomicdevelopmentforanational.Asthetraditionalfossilenergyreservesaredepletedandthedestructionforthenaturalenvironment,Energyconservationandemissionsreduction,de