本文關(guān)鍵詞：非正常工況下模塊化多電平變換器的控制策略研究

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【摘要】：模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Convert, MMC)由于其模塊化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),更適合于應(yīng)用在高電壓大功率場(chǎng)合。MMC應(yīng)用于直流輸電、大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)及動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)确矫娴难芯恳呀?jīng)取得了一系列的成果。近年來(lái)研究熱點(diǎn)為MMC的環(huán)流及電容電壓波動(dòng)問(wèn)題,但在實(shí)際工程應(yīng)用中非正常工況下MMC的運(yùn)行也是需要考慮的。所以,本文針對(duì)三種非正常工況下MMC運(yùn)行存在的問(wèn)題,通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)MMC在非正常工況下的運(yùn)行。MMC交流側(cè)非對(duì)稱工況是交流側(cè)發(fā)生故障時(shí)需要考慮的問(wèn)題,交流側(cè)發(fā)生單相故障時(shí),MMC的控制將受到影響,通過(guò)附加功率平衡控制實(shí)現(xiàn)MMC在非對(duì)稱工況下的對(duì)稱運(yùn)行；MMC低頻運(yùn)行是在MMC用于大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)需要考慮的問(wèn)題,低頻工況下電容電壓出現(xiàn)較大波動(dòng),通過(guò)注入高頻功率可以抑制波動(dòng)；MMC直流側(cè)故障工況由于MMC拓?fù)涔逃械娜秉c(diǎn),子模塊將流過(guò)較大過(guò)電流,對(duì)于直流側(cè)輸出較低電壓的工況,通過(guò)提出一種混合型MMC及其控制策略,實(shí)現(xiàn)直流側(cè)非正常工況下的正常運(yùn)行。本文首先總結(jié)了MMC非正常工況下控制策略的研究現(xiàn)狀,進(jìn)而分析了典型MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理,基于橋臂電流直接控制分別給出了正常工況下整流側(cè)MMC和逆變側(cè)MMC的多層次電容電壓平衡控制策略。其次,本文研究了MMC交流側(cè)非對(duì)稱工況下的控制策略,分別對(duì)整流側(cè)MMC和逆變側(cè)MMC在交流側(cè)非對(duì)稱工況下應(yīng)用正常工況控制策略進(jìn)行了仿真；對(duì)整流側(cè)MMC在交流側(cè)非對(duì)稱工況下提出了兩種控制策略改進(jìn)方案,分析了其原理及實(shí)現(xiàn)方法,并通過(guò)PSCAD仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。再次,本文研究了MMC帶電機(jī)低頻運(yùn)行的問(wèn)題及相應(yīng)的控制策略,提出通過(guò)注入高頻功率抑制SM電壓電壓波動(dòng),實(shí)現(xiàn)MMC帶電機(jī)的啟動(dòng)及低頻運(yùn)行,低頻運(yùn)行策略的有效性在PSIM中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證；進(jìn)一步提出一種異步電機(jī)的模擬仿真電路用于實(shí)時(shí)驗(yàn)證MMC的低頻運(yùn)行控制策略及電機(jī)控制策略,對(duì)所提模擬仿真電路的有效性在PSIM中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后,本文提出了一種混合型MMC的結(jié)構(gòu),兼具直流融冰和STATCOM功能,提出了相應(yīng)的控制策略,既可以用于直流融冰,也可以用于無(wú)功補(bǔ)償,具有較好的控制靈活性；在直流側(cè)發(fā)生短路故障情況下,可以有效減小流過(guò)開(kāi)關(guān)器件過(guò)電流,通過(guò)PSCAD仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出拓?fù)浼翱刂撇呗缘挠行浴?br/> 【關(guān)鍵詞】：模塊化多電平變換器 非對(duì)稱運(yùn)行 模擬仿真電路 低頻運(yùn)行 直流融冰
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 符號(hào)說(shuō)明12-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 研究背景13-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀15-21
• 1.2.1 MMC交流側(cè)非對(duì)稱研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 MMC低頻運(yùn)行研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.3 MMC直流側(cè)非正常工況研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3 本文主要研究工作21-23
• 第2章 MMC正常工況下的控制策略23-35
• 2.1 MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)23-25
• 2.2 MMC工作原理25-27
• 2.3 MMC控制策略27-33
• 2.3.1 橋臂電流直接控制28-29
• 2.3.2 整流側(cè)綜合控制策略29-30
• 2.3.3 逆變側(cè)綜合控制策略30-32
• 2.3.4 子模塊電容電壓平衡控制32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第3章 MMC交流側(cè)非對(duì)稱的控制策略35-47
• 3.1 MMC交流側(cè)非對(duì)稱工況的問(wèn)題35-39
• 3.1.1 MMC交流側(cè)非對(duì)稱工況35-37
• 3.1.2 MMC正常工況下控制策略在非對(duì)稱工況下的仿真37-39
• 3.2 MMC在交流側(cè)非對(duì)稱工況下的控制策略39-45
• 3.2.1 整流側(cè)MMC非對(duì)稱工況下的控制策略方案一39-42
• 3.2.2 整流側(cè)MMC非對(duì)稱工況下的控制策略方案二42-45
• 3.3 本章小結(jié)45-47
• 第4章 MMC低頻運(yùn)行控制策略47-65
• 4.1 MMC低頻運(yùn)行問(wèn)題47-49
• 4.1.1 MMC用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)47
• 4.1.2 MMC低頻波動(dòng)規(guī)律47-49
• 4.2 MMC低頻運(yùn)行控制策略49-54
• 4.2.1 MMC低頻控制策略49-52
• 4.2.2 MMC低頻運(yùn)行仿真52-54
• 4.3 異步電機(jī)模擬仿真電路54-64
• 4.3.1 異步電機(jī)模擬仿真技術(shù)原理55-60
• 4.3.2 異步電機(jī)模擬仿真技術(shù)仿真驗(yàn)證60-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第5章 混合型MMC及其控制策略65-75
• 5.1 混合型MMC原理65-69
• 5.1.1 混合型MMC結(jié)構(gòu)65-68
• 5.1.2 混合型MMC工作原理68-69
• 5.2 混合型MMC的控制策略69-72
• 5.2.1 上(下)橋臂總電容電壓平均值控制70-71
• 5.2.2 上(下)三橋臂間電容電壓控制71
• 5.2.3 子模塊電容電壓控制71-72
• 5.3 混合型MMC的仿真72-74
• 5.3.1 混合型MMC用于500kV線路融冰72-74
• 5.3.2 混合型MMC用于無(wú)功補(bǔ)償74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 第6章 結(jié)論與展望75-77
• 附錄77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 致謝83-84
• 附件84

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