基于谐波状态空间的模块化多电平换流器建模.pdf

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1、硕士学位论文基于谐波状态空间的模块化多电平换流器建模MODELINGOFMODULARMULTILEVELCONVERTERBASEDONHARMONICSTATESPACE徐梓高哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM615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谐波状态空间的模块化多电平换流器建模硕士研究生：徐梓高导师：徐殿国教授申请学位：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：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM615U.D.C:

2、621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMODELINGOFMODULARMULTILEVELCONVERTERBASEDONHARMONICSTATESPACECandidate：XuZigaoSupervisor：Prof.XuDianguoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAut

3、omationDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，模块化多电平转换器(Modularmultilevelconverter,MMC)凭借其模块化、易扩展、大功率等特性吸引了不少科研人员进行研究，世界各地也相继建立了多个基于MMC的高压直流输电(Highvoltagedirectcurrent,HVDC)示范工程，目前已经成为该领域的主流拓扑结构。为了保证MMC运行的稳定性，满足相

4、关的动态响应指标，迫切需要建立一套较为准确的数学模型以作为MMC控制器设计与系统分析的理论依据。目前的文献中已经提出了不少MMC的建模方法，这些方法为了降低模型的阶次不约而同地在建模过程中使用了MMC的单相模型，然而却忽视了MMC交流侧输出的零序电压，该电压会向单相模型中引入三相耦合，并产生显著的误差。本文首先通过推导MMC的时域模型揭示了零序电压的产生机理并分析了其对模型准确性的影响。针对此问题，提出了一种更加精确的MMC时域单相模型，消除了零序电压引起的耦合效应。其次，本文采用谐波状态空间(Harmonicstatespace，HSS)理

5、论建立了HSS-MMC线性模型。该理论通过将MMC的时域模型转化到频域，不仅能够精确表征MMC的内部谐波交互特性，还能将模型化为定常系统，从而使MMC具有固定的稳态工作点，利于线性化建模。最后，为了保证所建模型的通用性，本文同时给出了开环和闭环运行条件下HSS-MMC建模的详细过程，其中闭环模型可以通过替换控制器的传递函数来匹配各种控制策略，对于分析MMC的稳定性和动态特性具有重要价值。本文的结论和所建立的HSS-MMC模型均已通过MATLAB/Simulink仿真及实验结果进行了验证。关键词：模块化多电平换流器；线性模型；零序电压；谐波状态

6、空间；闭环控制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInrecentyears,themodularmultilevelconverter(MMC)hasattractedextensiveresearcheffortsduetoitsmodularity,expansibility,highvoltagelevel,etc.,andmanyMMC-basedhigh-voltagedirectcurrent(HVDC)projectshavealsobeencommissionedaroundtheworld.MMChasno

7、wbecomethemainstreamtopologyinthisfield.ItisnecessarytoderiveanappropriatemodeltoanalyzestabilityanddesigncontrollersforMMC.SeveralMMCmodelshavebeendiscussedinthepresentliteratureswhichhavederivedthemodelsinsingle-phaseformtosimplifythemodelingmathematics.However,verylittle

8、attentionisgiventothezero-sequencevoltage,whichintroducescouplingsinthesingle-phas