模块化多电平变换器dstatcom控制策略研究

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1、分类号学号M201271125学校代码10487密级硕士学位论文模块化多电平变换器DSTATCOM控制策略研究学位申请人：方武平学科专业：新能源科学与工程指导教师：戴珂副教授答辩日期：2015年5月19日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonControlStrategyofDSTATCOMBasedonModularMultilevelConverterCandidate:FANGWupinM

2、ajor:NewEnergyScienceandEngineeringSupervisor:Assoc.Prof.DaiKeHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015本课题研究得到台达环境与教育基金会《电力电子科教发展计划》重点项目（DREK2012001）和国家自然科学基金面上项目（51277086）的支持。谨致谢忱！独创性声明本人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，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任

3、何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，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效果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月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，即：学校有权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。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，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。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学

4、位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月华中科技大学硕士学位论文摘要配电系统中存在的电压波动、三相不平衡等问题会对电力系统的安全正常运行造成巨大的影响。配电网静止无功补偿器（DSTATCOM）因其快速的动态响应等优点已被广泛地应用于电能质量的综合治理。随着配电系统功率的不断提高，对DSTATCOM装置的补偿容量和电压等级的要求也变高，具有高度模块化结构和易于扩展等优点的模块化多电平变换器（MMC）在DSTATCOM应用领域的研究具有十分重要的意义。本文首先分析了MMC的基本工作原理，借鉴三相两电平VSC的建模方法得到同步旋转dq坐标系

5、下数学模型并进行电流内环的设计。考虑到当相间环流较大时会增加开关器件的电流应力，造成电容电压波动，通过定量分析得到了环流中2次谐波的表达式，这对桥臂电感大小的选取也有一定的参考价值，本文还对目前环流抑制的主要策略进行了分析对比。详细分析了载波移相正弦脉宽调制策略（CPS-SPWM）下不同的桥臂子模块数、载波相位差和不同的运行工况对MMC-DSTATCOM输出电压电平数和输出谐波的影响。为实现装置的平稳启动，利用装置与三相交流电网并联的结构特点，采用不控整流和高频整流来实现直流侧电容的预充电并通过上、下层控制器相结合的分层控制策略来解决电容电压平衡

6、问题。仿真验证了整个控制系统设计的可实现性和有效性。从硬件、软件设计对MMC-DSTATCOM实验系统进行了详细分析，包括多数字信号处理器（DSP）的分层结构；桥臂电感和直流侧电容值的选取方法；上、下层控制器的通信；载波相位和驱动脉冲同步等问题，并实验验证了CPS-SPWM调制策略、直流电容电压平衡和无功发生时装置运行能力。最后，分析和实验验证了MMC-DSTATCOM的并联补偿性能。考虑到三相不平衡时基于正、负序分离的双环控制系统设计的复杂性，本文采用比例积分（PI）控制和重复控制相结合的方法来实现公共连接点（PCC）电压支撑和不平衡抑制且稳态

7、电流环跟踪无静差，并具有良好的动态特性。关键字：模块化多电平变换器；配电网静止无功补偿器；载波移相调制；电压支撑；三相不平衡；I华中科技大学硕士学位论文AbstractVoltagefluctuationandunbalancedthreephasearethosepowerqualityproblemsmaycauseahugeimpactonthesafetyandstableoperationofdistributionsystem.Becauseoftheadvantagesofsmallersizeandquickerdynamicre

8、sponse,distributionsystemstaticsynchronouscompensators(DSTATCOM)have