基于MMC的同相供電實驗系統(tǒng)研究.pdf

1、既有電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)存在電分相和以負序、無功、諧波為主的電能質(zhì)量問題，制約了我國高速鐵路和重載鐵路的發(fā)展。同相供電技術的應用可以改善牽引供電系統(tǒng)電能質(zhì)量，減少電分相。與現(xiàn)有的同相補償裝置相比，采用模塊化多電平變流器(MMC)的同相補償裝置易實現(xiàn)高壓大功率，可直掛于牽引母線，省去牽引匹配變壓器，減小同相補償裝置體積，降低成本。因此，本文針對基于MMC的同相供電系統(tǒng)關鍵技術和測試實驗平臺開展研究。
　　基于MMC的組合式同相供電

2、系統(tǒng)結構和同相補償原理研究。從工程實際出發(fā)，對比了兩橋臂和四橋臂MMC交直交變流器結構。四橋臂結構最小直流電壓只需兩橋臂結構一半左右，直流側不需要支撐電容，相比兩橋臂具有優(yōu)勢。
　　MMC拓撲結構和工作原理研究。研究了MMC背靠背變流器環(huán)流特性。其中，有功環(huán)流分量和無功環(huán)流分量與系統(tǒng)傳輸功率有關，無法通過控制方法消除;電容均壓環(huán)流分量和相間環(huán)流分量都因電容電壓不均衡產(chǎn)生，可以采取控制策略進行抑制。
　　MMC變流器調(diào)制方式和

3、控制策略研究。采用子模塊電容平衡控制策略和基于PR調(diào)節(jié)器的環(huán)流抑制策略，對環(huán)流進行控制，并通過仿真驗證控制策略的有效性。采用將有功、無功、諧波分離的方法，實時檢測補償指令電流。設計了適合于MMC同相補償裝置的載波移相脈寬調(diào)制方式(CPS-SPWM)和瞬態(tài)電流控制策略。
　　MMC同相供電系統(tǒng)仿真。根據(jù)課題同相供電實驗平臺技術要求，計算了MMC變流器主電路器件參數(shù)。并在MATLAB/simulink仿真平臺下建立了同相供電牽引變電所

4、仿真模型，分別對交直交型電力機車的牽引、負載突變、再生制動工況以及含無功、諧波的交直型機車的同相牽引供電系統(tǒng)進行了仿真，驗證了參數(shù)選取的正確性和控制方法的有效性。
　　MMC同相供電測試實驗平臺設計。本文設計了可以實現(xiàn)能量互饋的同相供電實驗平臺，并設計了實驗平臺三級控制的硬件部分，研究了信號檢測和通信傳輸內(nèi)容。設計了適用于MMC懸浮子模塊的隔離供電電源。設計了一種自勵方式的子模塊電容預充電方法，通過仿真驗證了預充電方案的可行性。通