应用于柔性直流输电系统的模块化多电平换流器的研究

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1、堂校化号％１２１０５０１０４５６１０５学号分类号ＴＭ７３密级公开＿＿傷义方棘＾乂净硕±学位论文应用于柔性直流输电系统的模块化多电平换流器的研究云学位申请人姓名周所在学院电气与信息工程学院指导教师夏向阳教授工程学科专业吊气硏究方向高压直流输电与柔性输配电技术论文提交日期２０１５年４月１学校代号：０５３目学号：１２１０５０１０４５６密级：公开长沙理工大学硕±学位论文应用于柔性直流输电系统的模诀化多电平换流器的研究学位申请人姓名周云指导教师夏向阳教授

2、所在学院电气与信息工程学院专业名栋电气工程２０１５年４月论文提交日期论文答辩日期２ｍｓ年５月答辩委员会主席玻致StudyofModularMultilevelConverterinFlexibleHVDCSystemByZHOUYunB.E.(HunanInstituteofEngineering)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectricalEngineering

3、inChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProfessorXiaXiang-yangApril,2015长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加ｔｕ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中１＾｜明确方式标明。。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担命日；作者签名：肉期刘Ｉ年５月如日学位论文版权使用授权书本学位论文作

4、者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口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。本人授权长沙理工大学可ｙｉ■将本学位论义的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密口。＂＂（请在１＾＾上相应方框内打Ｖ）＾日期作者签名：同古；对Ｋ年玄月贫日＾导师签名：日期；如／／年

5、ｒ月？日違例卿；摘要柔性直流输电(Voltagesourceconverterbasedhighvoltagedirectcurrent，VSC-HVDC)在可再生能源发电并网和孤岛供电等领域有巨大的优势使它得到广泛的研究与应用。电压源换流器是VSC-HVDC的核心组成部分，其中模块化多电平换流器(Modularmultilevelconverter，MMC)以其独特的模块化和可扩展性成为大功率远距离直流输电系统中最具潜力的换流器拓扑结构。该文以MMC-HVDC系统为研究对象，主要对MMC的拓扑结构、子模块电容电压均衡、循环电流抑制以及控制策略等问题进行深入研究

6、。首先，详细介绍了MMC的工作原理、数学模型及运行特性，分析了MMC常用的两种调制策略（即最近电平调制和载波移相调制）的工作原理和适用范围，并针对这两种调制技术分别引出其适用的子模块电容电压均衡控制方法，还就MMC普遍存在的循环电流问题，分析了其产生机理及抑制技术。其次，该文对三种传统的模块化多电平换流器——半桥子模块、全桥子模块、箝位双子模块的拓扑结构、工作原理、直流故障穿越能力等方面作详细的对比分析，总结出不同子模块的优缺点。在此基础上，提出一种混合型MMC，它是由全桥子模块和半桥子模块共同组成MMC的上下桥臂，重点阐述了其基本参数选取原则，设计了适用于混合型MM

7、C拓扑的改进的子模块电容电压均衡方法，并分析了在直流电压下降情况下该系统良好的运行特性。最后通过仿真验证了混合型MMC和改进的电容均压策略的可行性和有效性，指出混合型MMC不仅具备直流侧故障穿越的能力，还具有更高的设备利用率和更低的功率损耗，具有较好的应用前景。最后，阐述了MMC-HVDC控制的基本原理，建立MMC-HVDC在dq旋转坐标下的数学模型并设计了直接电流控制器，针对直接电流控制在实际MMC-HVDC应用中，控制复杂且计算量大等缺陷，提出一种模型预测控制策略。该策略根据MMC-HVDC的离散时间数学模型，开发对应于离散时间模型的预测模型，通