模塊化多電平變換器控制策略設(shè)計(jì)與裝置研究.pdf

1、模塊化多電平變換器MMC作為高壓大容量多電平拓?fù)渲凶罹邞?yīng)用前景的拓?fù)渲唬蕴岢鲆詠?，被各?guó)學(xué)者在調(diào)制策略、建模和分析、環(huán)流抑制以及直流側(cè)電壓波動(dòng)抑制等方面對(duì)其進(jìn)行了廣泛研究，MMC在高壓直流輸電領(lǐng)域以及高壓無功補(bǔ)償領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。本文建立了MMC分橋臂數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的分橋臂控制策略并驗(yàn)證其有效性，通過主電路與控制電路的設(shè)計(jì)搭建了單相試驗(yàn)樣機(jī)，對(duì)控制策略及相關(guān)性能分析做出了試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　介紹了目前多電平技術(shù)的幾種常

2、見拓?fù)?，分析了各種拓?fù)涞奶攸c(diǎn)。重點(diǎn)介紹了模塊化多電平變換器，概述了目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于模塊化的多電平變換器研究的熱點(diǎn)，主要包括數(shù)學(xué)建模、調(diào)制策略、直流電壓平衡控制策略、環(huán)流分析及其控制策略以及裝置研究。
　　分析了MMC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。建立了MMC系統(tǒng)的分橋臂數(shù)學(xué)模型，并對(duì)電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的等效簡(jiǎn)化。在此基礎(chǔ)上，以上橋臂和下橋臂開關(guān)函數(shù)為出發(fā)點(diǎn)詳細(xì)推導(dǎo)和分析橋臂電流、相總電壓波動(dòng)和橋臂電壓與橋臂電流的關(guān)系，推導(dǎo)出了上橋臂和下橋臂

3、電流公式。
　　提出了模塊化多電平變換器的分橋臂控制策略。建立了三相MMC的分橋臂數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于PI調(diào)節(jié)器的分橋臂控制策略。為了有限抑制環(huán)流中的偶次諧波分量設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的基于PIR調(diào)節(jié)器的環(huán)流抑制器。研究了有功電流指令、無功電流控制指令的獲取方法以及MMC系統(tǒng)橋臂上子模塊間的電容電壓平衡控制策略。分析了MMC-STATCOM的工作原理以及其優(yōu)勢(shì)，指出MMC-STATCOM可以等效為一個(gè)幅值和相位可變，頻率與電網(wǎng)

4、頻率相同的可控電壓源，通過控制其輸出電壓的幅值和相位的大小，即可控制MMC-STATCOM從系統(tǒng)吸收無功功率的大小和性質(zhì)，從而達(dá)到無功功率補(bǔ)償?shù)男Ч?。在PSIM仿真環(huán)境下搭建了兩端MMC-STATCOM系統(tǒng)仿真模型，對(duì)本文提出的控制策略進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文的相關(guān)理論分析以及所提出控制策略的正確性和有效性。
　　介紹了單相四電平MMC的軟硬件設(shè)計(jì)方法。包括重要元器件的選取方法和以及控制電路的結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)介紹采樣電路、過零