基于mmc的柔性直流输电系统研究

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1、学校代号10532学号S12092097分类号TM76密级公开硕士学位论文基于MMC的柔性直流输电系统研究学位申请人姓名谢龙裕培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称罗安教授学科专业电气工程研究方向电能质量治理与柔性直流输电论文提交日期2015年4月30日湖南大学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得的研巧成果。除了文中特别加＾＾＾标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体＾＾１

2、明确方式标明。本人完全意识到本声明的法，均己在文中１律后果由本人承担。。年作者签名：也ｒ日期；又月日谢手乂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，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。本人授权湖南大学可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Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于。１保密□，年解密后适用本授权书、在２、不保密口＂＂Ｖ）

3、（请在Ｗ上相应方框内打？曰期：：年／月方曰作者签名；＞３瓜沁％；１＊１＾日期：如年５月皆曰导师签名：学校代号：10532学号：S12092097密级：公开湖南大学硕士学位论文基于MMC的柔性直流输电系统研究学位申请人姓名：谢龙裕导师姓名及职称：罗安教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电气工程论文提交日期：2015年4月30日论文答辩日期：2015年5月16日答辩委员会主席：李欣然教授StudyofHVDC-FlexibleSystembasedonMMCbyXIELongyuB.E.(Hu

4、nanUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectricalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorLUOAnMay,2015基于MMC的柔性直流输电系统研究摘要基于电压源型换流器的高压直流输电(VoltageSourcedConverterbas

5、edHighVoltageDirectCurrent，VSC-HVDC)技术国内称之为“柔性直流输电”(HVDC-Fexible)技术。以可关断器件和PWM技术为基础的柔性直流输电技术能够很有效的解决新能源并网、远距离孤立负荷供电和异步电网互联等问题。与两电平结构相比，基于模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter，MMC)的柔性直流输电技术采用模块化设计，非常易于拓展，开关损耗较小，更适用于高压直流输电场合。本文以两端MMC-HVDC系统为研究对象，对MMC-HVDC基本工作原

6、理、系统参数设计和相关控制策略等方面分别进行了分析研究。本文介绍了目前柔性直流输电所采用的几种拓扑结构，分析了柔性直流输电在国内外的发展状况以及发展前景，概述了MMC-HVDC控制策略研究现状，主要包括调制策略，环流抑制策略，电压平衡控制策略和不平衡工况下控制策略。分析了MMC的基本结构和工作原理。分析了MMC-HVDC系统的基本组成结构和工作特性，分析并建立了MMC-HVDC系统的低频动态数学模型。分析了系统参数设计中桥臂电抗器和子模块电容选取的重要性，介绍了桥臂电抗器参数的基本选取方法。通过分析桥臂瞬时功

7、率与桥臂子模块电容电压波动之间的关系，提出了一种桥臂子模块电容值的选取方法。简要介绍了MMC-HVDC常用的载波移相调制策略和最近电平逼近调制策略。根据推导出的子模块电容电压波动分量表达式，结合最近电平调制策略，详细说明了桥臂环流产生的原因。并分别得到了交流系统正常工况下和故障工况下三相桥臂环流的分布情况。提出了一种桥臂二倍频环流抑制策略，实现了桥臂环流二倍频的有效抑制。最后，研究了MMC-HVDC桥臂上子模块间的电压平衡控制策略，在传统的电压平衡控制策略基础上提出了一种优化改进的电容电压平衡控制策略以实现子

8、模块电容电压平衡控制的同时尽量降低功率器件开关损耗。提出了一种两端MMC-HVDC系统启动控制策略。研究了系统外环控制器设计和电流内环控制器设计。研究了交流系统故障工况下MMC-HVDC系统的功率传输特性和相关控制目标的实现方法。分析得到了交流系统故障工况下能够同时实现的两种控制目标。最后，在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建了两端MMC-HVDC系统仿真模型，对本文提出的控制策略进行了仿真分析，