基于MMC的高压直流输电系统运行控制策略研究

《基于MMC的高压直流输电系统运行控制策略研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于MMC的高压直流输电系统运行控制策略研究ResearchonOperationControlStrategyofHighVoltageDirectCurrentTransmissionSystemBasedonModularMultilevelConverter学科专业：电气工程作者姓名：张光耀指导教师：张芳副研究员天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月摘要模块化多电平换流器（ModularMultilevelConverter，MMC）因其独特的模块化结构和工作特性，已成为高压直流(HighVoltageDirectCurrent，HVDC)输电工程应用的首选。

2、MMC解决了电压源型换流器结构中IGBT器件直接串联所引起的静态、动态均压问题，同时具有系统输出波形平滑、谐波含量少、开关耗损低等优点。本文重点对MMC-HVDC系统的控制策略、子模块电容电压平衡控制算法以及MMC环流抑制策略三个方面进行研究。首先，对MMC-HVDC系统的基本拓扑结构进行了介绍，分析了换流器的工作原理，建立了MMC在三相abc静止坐标系和两相dq同步旋转坐标系下的数学模型，并阐述了MMC的主要器件——子模块电容器和桥臂电抗器的选择依据。其次，为了解决传统基于dq同步旋转坐标系的双闭环PI控制中电流内环控制器需要依赖系统数学模型进行前馈解耦补偿以及自抗扰控制器参

3、数整定困难的问题，提出MMC-HVDC的二阶线性自抗扰控制策略，实现了有功与无功功率的完全解耦控制，并且所采用的线性自抗扰控制器具有响应速度快、抗扰动能力强以及不依赖控制对象数学模型的优点；同时为了降低传统排序算法中桥臂子模块的开关频率，结合最近电平逼近调制策略改进了子模块电容电压均衡控制算法。通过仿真验证了所提控制策略和改进电容电压均衡控制算法的有效性。最后，为了解决现有比例积分环流抑制控制器未提取2次谐波环流分量及依赖环流精确数学模型的问题，提出一种新的MMC环流抑制策略。利用基于二阶广义积分器的滤波器精确提取桥臂环流中的2次谐波分量，并采用设计参数少、不依赖环流精确数学模

4、型的线性自抗扰环流抑制控制器对其精准抑制。仿真结果表明所设计的环流抑制控制器可以显著降低环流的幅值。关键词：高压直流输电，模块化多电平换流器，线性自抗扰控制器，电容电压平衡控制算法，环流抑制，二阶广义积分器IABSTRACTModularmultilevelconverter(MMC)hasbeenthepreferredchoiceforhighvoltagedirectcurrent(HVDC)transmissionengineeringapplicationsduetoitsuniquemodularconstructionandworkingperformance.M

5、MCsolvesthestaticanddynamicvoltagebalanceproblemcausedbytheseriesconnectionofIGBTdevicesinvoltagesourceconverterstructure,andsharestheadvantagesofsmoothsystemoutputwaveform,lowharmoniccontentandlowswitchingloss.Inthisthesis,thecontrolstrategyofMMC-HVDCsystem,thecontrolofsub-modulecapacitance

6、voltagebalanceandthecirculationsuppressionstrategyofMMCarestudied.Firstly,thebasictopologyofMMC-HVDCsystemisintroduced,theworkingprincipleofMMCisanalyzed,andthemathematicalmodelofMMCinthree-phaseabcstationarycoordinatesystemandtwo-phasedqsynchronouslyrotatingcoordinatesystemisestablished.Aft

7、erwards,theselectionprincipleofsub-modulecapacitorandarmreactorwhicharethemaindeviceofMMCareelaborated.Secondly,inordertosolvetheproblemthatthecurrentinnerloopcontrollerinthedoubleclosed-loopPIcontrolbasedondqsynchronouslyrotatingcoordinatesystemre