基于模块化多电平换流器结构的HVDC Light系统的研究

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1、基于模块化多电平换流器结构的HVDCLight系统的研究摘要轻型高压直流输电系统在解决交流系统非同步互联、向偏远地区的无源负荷供电、满足保护环境要求等方面具有很大的优势。在传统的基于两电平或三电平电压源型换流器的轻型高压直流输电系统中，换流器交流侧需要使用体积庞大和笨重的滤波装置，桥臂的高电压需要功率开关器件直接串联来实现等，增大了换流站的占地空间，降低了换流器的工作效率。本文针对传统轻型高压直流输电系统所存在的缺点，采用一种新的模块化多电平换流器作为轻型高压直流输电系统的换流器。分析了模块化多电平换流器的工作原理，并提出将其应用于轻型高压直流输电系统的调制算法和控制策略。最后对控

2、制系统的具体实现方案进行一定的探讨。通过仿真验证所提出的调制算法和控制策略的正确性。具体说来，全文的主要工作体现在以下几个方面：1、详细讲述模块化多电平换流器的拓扑结构、子模块的具体实现形式及工作原理，并提出适合该换流器的调制算法。2、详细介绍组成轻型高压直流输电系统的电压源型换流器的工作原理，分析电压源型换流器的间接电流和直接电流控制策略。3、对基于模块化多电平换流器的轻型高压直流输电系统进行仿真，验证所提出控制策略的正确性。4、探讨解决模块化多电平换流器子模块直流侧电容电压的均衡问题，提出一种较为简单有效的控制方法。5、提出基于模块化多电平换流器结构的轻型高压直流输电控制系统的

3、实现方法，并重点讲述子模块的数字逻辑电路的实现方法。关键词：模块化多电平换流器；轻型高压直流输电；直流电容电压均衡；数字信号处理器；复杂可编程逻辑器件StudyofHVDCLightbasedonModularMultilevelConverterABSTRACTTherearegreatadvantagesinsolvingthenon-synchronousACsysteminterconnection，supplyingpowertotheremotepassiveloads，satisfyingthedemandingofprotectingenvironmentbyapp

4、lyingHVDCLightinpowertransmission．TraditionalHVDCLightsystemsadopttwo-levelorthree-levelvoltagesourceconverters．Theseconvertersneedbulkyfilters，manypowerelectronicsdevicesindirectseries，whichneedlargespaceandreducetheefficiencyoftheconverters．Inthispaper，anewmodularmultilevelconverterisusedasa

5、converterofHVDCLight，whichavoidsthosedisadvantagesaboveeffectively．Firstly，theprincipleofmodularmultilevelconverterisanalyzed．Secondly，themodulationarithmeticandcontrolstrategyofHVDCLightwhichadoptsmodularmultilevelconverterisintroduced．Thirdly,therealizationschemeofthecontrolsystemisproposed，

6、too．Finally，thesimulationresultshavebeenperformedtovalidatemodulationalgorithmandcontrolstrategies．Themainaspectsofthisdissertationaresummarizedasfollows：1．Thetopologyofmodularmultilevelconverter，thetopologyandprincipleofsub—modularareanalyzedindetail，andthemodulationalgorithmisexplained．2．The

7、principleofvoltagesourceconverterisintroduced，andthestrategiesofindirectcurrentcontrolanddirectcurrentcontrolareanalyzed．3．SimulationisperformedtovalidatethecontrolstrategiesofHVDCLightwhichconsistofmodularmultilevelconverter．4．Theavera