模塊化多電平變換器控制系統(tǒng)設計及實驗研究.pdf

1、從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的角度出發(fā)，以太陽能、風能等可再生能源為主的新能源發(fā)電技術成為研究的熱點。隨著現(xiàn)有技術的發(fā)展，基于電壓型模塊化多電平變換器的柔性直流輸電技術成為解決分布式電源并網(wǎng)的必然選擇。而控制系統(tǒng)又是整個柔性直流輸電系統(tǒng)的大腦和神經(jīng)，因此本文以模塊化多電平變換器(MMC)的控制系統(tǒng)為研究核心，并結合實驗研究其控制策略。
　　本文結合現(xiàn)有的MMC柔性直流輸電實例，分析了MMC控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，總結出了現(xiàn)有MMC控制技術的典型控

2、制系統(tǒng)結構，柔性直流輸電的控制系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)級控制、換流站級控制及換流閥級控制。并且針對典型的半橋子模塊型MMC拓撲，分析了背靠背MMC及其子模塊的工作原理，以及四象限運行情況，建立了其簡化等效模型以及MMC上橋臂小信號模型，方便后續(xù)控制策略的設計。
　　在現(xiàn)有研究技術層次化子模塊電容電壓平衡控制方法的基礎上，本文提出了一種基于橋臂電流直接控制的MMC綜合控制策略，并將其應用于由整流側和逆變側組成的背靠背MMC系統(tǒng)，整流側負責直

3、流母線電壓穩(wěn)定控制，逆變側負責并網(wǎng)控制。并以電流內環(huán)的控制框圖以及調節(jié)器設計為例，詳細介紹了MMC控制系統(tǒng)的設計過程;針對整流側MMC本文還提出了一種有功電流前饋方案，增加了有功電流的動態(tài)響應速度，提高了系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性。
　　為了進行MMC實驗的研究，本文研制了一套四個子模塊的三相背靠背MMC實驗平臺?？刂葡到y(tǒng)由主控制器、輔助控制器和子模塊控制器三級控制組成，其中主控制器采用TI最新的集ARM和DSP的雙核芯片F(xiàn)28M35。

4、其中包含M3核和C28核，M3核主要用于實現(xiàn)與上位機的通信，將MMC的工作狀態(tài)信息及時的發(fā)送到上位機進行顯示，同時接收上位機的指令;C28核主要用于實現(xiàn)核心控制算法以及與FPGA的通信。FPGA作為輔助控制器主要實現(xiàn)載波移相以及數(shù)據(jù)轉換，產(chǎn)生各個子模塊的PWM信號，串行接收子模塊控制器的電容電壓反饋值，轉換成16位的數(shù)據(jù)供DSP調用。
　　在實驗平臺的調試過程中，本文首先利用PSIM仿真驗證了MMC綜合控制策略的有效性;然后利用此