本文選題：高壓直流輸電 + 模塊化多電平換流器��； 參考：《安徽理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：傳統(tǒng)兩電平換流器(VSC)在高壓直流輸電(HVDC)領(lǐng)域越來(lái)越受到性能和電壓等級(jí)的限制,而模塊化多電平換流器(MMC)得益于其獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),使它具有諸多其他低電平換流器無(wú)法媲美的優(yōu)點(diǎn),從而使MMC-HVDC技術(shù)在輸電領(lǐng)域得到大力發(fā)展。本文從MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制、調(diào)制技術(shù)、橋臂均壓和環(huán)流抑制入手,提出一種改進(jìn)的均壓優(yōu)化控制算法和基于記憶的環(huán)流抑制算法,相比于傳統(tǒng)控制算法產(chǎn)生了有益效果。本文首先分析了 MMC主電路拓?fù)浼斑\(yùn)行機(jī)理,在此基礎(chǔ)上闡述了三相MMC工作原理,主流調(diào)制策略。建立MMC的數(shù)學(xué)模型,分析其交流側(cè)與直流側(cè)電氣量關(guān)系以及橋臂子模塊電容和橋臂電感元件能量交換機(jī)制,并對(duì)MMC運(yùn)行特性進(jìn)行分析,進(jìn)而揭示其控制原理,為后面章節(jié)研究坐標(biāo)變換及控制策略奠定基礎(chǔ)。其次在分析了子模塊電容電壓波動(dòng)原理和橋臂環(huán)流產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上,提出子模塊均壓和橋臂環(huán)流抑制策略。在均壓控制研究中,介紹了以基于最近電平逼近調(diào)制(NLM)的電容電壓排序法為代表的傳統(tǒng)控制策略,在此基礎(chǔ)上提出一種改進(jìn)的均壓優(yōu)化算法,并在Matlab/Simulink平臺(tái)中對(duì)兩種方法的控制效果進(jìn)行了仿真比較;在環(huán)流控制中,詳細(xì)介紹了記憶控制原理,并將它應(yīng)用于環(huán)流抑制器,與基于PI控制的傳統(tǒng)環(huán)流抑制器進(jìn)行了性能比較,并仿真分析。最后研究了 MMC-HVDC系統(tǒng)控制策略,主要搭建并對(duì)比了基于αβ兩相靜止坐標(biāo)系下和dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制策略分別在穩(wěn)態(tài)控制和交流系統(tǒng)暫態(tài)控制下的效果發(fā)揮。提出在αβ坐標(biāo)系下采用比例諧振控制用于控制器的設(shè)計(jì),并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。針對(duì)穩(wěn)態(tài)控制策略,分析比較了基于dq坐標(biāo)系和αβ坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型,得出αβ坐標(biāo)系下控制量無(wú)交叉耦合項(xiàng)的結(jié)論。據(jù)此設(shè)計(jì)了基于PR控制器的電流內(nèi)環(huán)控制器,再搭配上基于PI控制的功率外環(huán)控制器,代替?zhèn)鹘y(tǒng)雙PI控制器作為MMC-HVDC系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制器;針對(duì)交流系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)的暫態(tài)控制策略,運(yùn)用對(duì)稱(chēng)分量法分別建立了 dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系和αβ靜止坐標(biāo)系下的正、負(fù)序分量的數(shù)學(xué)模型,提出在αβ坐標(biāo)系下選擇PR控制作為負(fù)序電流控制器,簡(jiǎn)化了控制器的結(jié)構(gòu)。
[Abstract]:The traditional two-level converter (VSC) is more and more limited by its performance and voltage level in HVDC, while the modularized multilevel converter (MMC) benefits from its unique topology. It has many advantages that other low level converters can not be compared with each other, so that MMC-HVDC technology has been greatly developed in the field of transmission. Starting with MMC topology, operation mechanism, modulation technology, bridge arm voltage equalization and circulation suppression, this paper presents an improved equalizing voltage optimal control algorithm and a memory-based circulation suppression algorithm, which has a beneficial effect compared with the traditional control algorithm. In this paper, the topology and operation mechanism of MMC main circuit are analyzed, and the working principle and mainstream modulation strategy of three-phase MMC are described. The mathematical model of MMC is established, and the relationship between AC side and DC side, as well as the energy exchange mechanism of bridge arm module capacitance and bridge arm inductor is analyzed. The operation characteristics of MMC are analyzed, and the control principle is revealed. It lays a foundation for the later chapters to study coordinate transformation and control strategy. Secondly, based on the analysis of the principle of capacitance voltage fluctuation and the generation mechanism of the bridge arm circulation, the submodule voltage equalization and the bridge arm circulation suppression strategy are proposed. In the research of voltage sharing control, the traditional control strategy, which is based on the capacitor voltage ranking method based on the nearest level approach modulation (NLM), is introduced. On this basis, an improved equalizing voltage optimization algorithm is proposed. The control effects of the two methods are simulated and compared in the Matlab/Simulink platform. In the circulation control, the principle of memory control is introduced in detail, and applied to the circulation suppressor, and the performance of the traditional circulation suppressor based on Pi control is compared. And simulation analysis. Finally, the control strategy of MMC-HVDC system is studied, and the effect of the control strategy based on 偽 尾 two-phase stationary coordinate system and dq-two-phase rotating coordinate system in steady state control and AC system transient control respectively is built and compared. The proportional resonance control is used in the design of the controller in 偽 尾 coordinate system, and the simulation is carried out. According to the steady-state control strategy, the mathematical models based on dq coordinate system and 偽 尾 coordinate system are analyzed and compared, and the conclusion that there is no cross-coupling term in 偽 尾 coordinate system is obtained. According to this, the current inner loop controller based on PR controller is designed, and the power outer loop controller based on Pi control is used to replace the traditional double Pi controller as the steady state controller of MMC-HVDC system. In view of the transient control strategy in the case of asymmetric fault in AC system, the mathematical models of positive and negative sequence components in dq rotating coordinate system and 偽 尾 stationary coordinate system are established by using symmetric component method, respectively. In the 偽 尾 coordinate system, PR control is chosen as the negative sequence current controller, which simplifies the structure of the controller.
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM721.1

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本文編號(hào)：1825353