模塊組合多電平變換器(MMC)的調(diào)制策略研究.pdf

1、模塊組合多電平變換器(Modular Multilevel Converter, MMC)是一種新型電壓源型多電平變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的電壓源型變換器相比，獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其具有較高的輸出電平數(shù)、輸出波形質(zhì)量高、開關(guān)頻率低、開關(guān)損耗小、模塊化結(jié)構(gòu)通用性強(qiáng)和四象限運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。因此，MMC拓?fù)湓贖VDC、電能質(zhì)量治理和電氣傳動(dòng)等高壓大功率電力變換領(lǐng)域的應(yīng)用，受到了國(guó)內(nèi)外專家、學(xué)者的廣泛關(guān)注和研究。調(diào)制技術(shù)是MMC的核心技術(shù)之一，也是MMC

2、獲得良好的輸出性能的重要保障，本文針對(duì)MMC在中低壓場(chǎng)合應(yīng)用的主要調(diào)制策略進(jìn)行了研究。
　　本文首先介紹了MMC及其功率單元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，詳細(xì)分析了MMC的工作原理，建立了MMC的連續(xù)數(shù)學(xué)模型，分析其物理意義，為調(diào)制指令給定提供了理論依據(jù)，同時(shí)對(duì)橋臂功率單元耐壓進(jìn)行了證明。
　　對(duì)比了適用于MMC的空間矢量調(diào)制、階梯波調(diào)制、載波移相調(diào)制和最近電平逼近調(diào)制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)適用于中低壓場(chǎng)合MMC的兩種調(diào)制策略——階梯波調(diào)制策略和

3、載波移相調(diào)制策略進(jìn)行了深入研究。推導(dǎo)了階梯波調(diào)制方法下MMC輸出波形的傅里葉級(jí)數(shù)表達(dá)式，針對(duì)階梯波調(diào)制策略中的開關(guān)角計(jì)算問題，提出了采用改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法(Modified Particle Swarm Optimization，MPSO)求解開關(guān)角，然后利用方波脈沖循環(huán)均壓方法以實(shí)現(xiàn)各個(gè)功率單元之間能量均衡。
　　研究了適用于MMC的雙調(diào)制波CPS-SPWM策略，基于DSP-FPGA核心控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了兩種雙調(diào)制波CPS-SPW

4、M控制脈沖數(shù)字實(shí)現(xiàn)方案，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)研究不同的實(shí)現(xiàn)方案對(duì)系統(tǒng)控制效果的影響，為工程設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。針對(duì)CPS-SPWM策略中電容能量均衡問題，本文提出了一種將傳統(tǒng)的雙調(diào)制波載波移相調(diào)制方法與電容電壓排序方法相結(jié)合的改進(jìn)型CPS-SPWM策略，用于實(shí)現(xiàn)MMC各個(gè)功率單元電容能量均衡的目標(biāo)。將改進(jìn)型CPS-SPWM策略與傳統(tǒng)CPS-SPWM策略相結(jié)合，大大改善MMC系統(tǒng)的啟動(dòng)性能。
　　同時(shí)本文對(duì)改進(jìn)型雙調(diào)制波CPS-SPWM