模塊化多電平變換器系統(tǒng)運行與控制研究.pdf

1、柔性直流輸電的飛速發(fā)展、電能質量治理設備所需容量不斷提高以及高壓電機交流變頻調速技術的日益推廣使得交直流電能轉換設備的高壓大功率化成為重要發(fā)展方向。為解決變換器的高壓大功率化與開關器件耐壓等級不夠的問題，早期的解決方案是將開關器件直接串并聯(lián)使用。隨著技術的發(fā)展和研究的深入，多電平技術的誕生為上述問題提供了更好的解決方案。經過三十多年的研究和發(fā)展，多電平變換器技術已經完善成為一個全新的電力電子學科，并得到了越來越普通的應用。其中，由于采用

2、固定結構模塊串聯(lián)結構，MMC可以很容易地滿足更寬的電壓等級要求，且橋臂結構設計靈活多變，方便實現(xiàn)多種控制目標以適應不同的應用需求，為高電壓大容量交直流電能變換提供了更加優(yōu)越的實現(xiàn)途徑。本文旨在研究 MMC的運行控制方法，針對變換器的調制算法、子模塊均壓控制、啟動解鎖控制方案以及內部二倍頻環(huán)流抑制等關鍵問題展開了深入的研究，論文的主體內容如下：
　　首先，結合變換器拓撲結構特點介紹了 MMC的基本運行機制，建立了變換器的數(shù)學模型，并

3、重點分析了 MMC不同調制策略以及均壓方法的優(yōu)缺點，并針對傳統(tǒng)的最近電平調制提出了一種改進調制策略。搭建了系統(tǒng)的詳細仿真模型，仿真計算結果驗證了理論分析的正確性。
　　其次，對MMC的預充電過程進行了詳細分析。將MMC的啟動過程劃分為不可控啟動和可控啟動兩個過程進行了詳細研究，通過定量計算啟動過程中出現(xiàn)的最大電流提出了預充電限流電阻的配置方案。針對可控預充電過程提出一種解鎖控制方案，仿真結果驗證了所提方案能夠將子模塊電容電壓快速提