【摘要】：在高壓、大功率電氣工程領(lǐng)域,多電平變換器應用廣泛。模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter,MMC)是近年來提出的一種新型多電平變換器結(jié)構(gòu)。MMC在高壓直流輸電方面具有顯著的優(yōu)勢,是當前的研究熱點。由于MMC存在相間環(huán)流和子模塊電容電壓不平衡問題,本文主要針對這兩方面對MMC的調(diào)制策略以及控制策略展開研究。分析了MMC的工作原理,對應用于MMC的載波移相正弦波脈寬調(diào)制策略和最近電平逼近調(diào)制策略進行理論及仿真分析。建立了MMC在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型及二倍頻環(huán)流模型,研究了能抑制二倍頻環(huán)流的經(jīng)典電流控制策略。在兩電平逆變器模型預測控制(Model Predictive Control,MPC)策略的基礎(chǔ)上,研究了MMC的有限控制集模型預測控制(Finite Control Set MPC,FCS-MPC)策略。針對FCS-MPC策略在子模塊數(shù)目較多時存在的計算量大的問題,研究基于子模塊電容電壓排序的優(yōu)化模型預測控制策略(Optical MPC,OMPC),可將N電平MMC系統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)降到N+1次,但控制策略的執(zhí)行過程中需考慮子模塊電容電壓的排序。針對子模塊數(shù)目較多的MMC系統(tǒng),提出一種簡化有限集快速模型預測控制策略(Reduced Finite Set-fast MPC,RFS-FMPC),該控制策略以MMC換流器輸出電壓電平為可控變量并對其建立有限集合,簡化MPC控制結(jié)構(gòu)。RFS-FMPC策略不僅能同時滿足輸出電流跟蹤、抑制環(huán)流和子模塊電容電壓平衡這三個控制目標,還能提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。通過仿真將RFS-FMPC、OMPC、FCS-MPC以及經(jīng)典電流控制策略作對比,得出各自的優(yōu)缺點。對MMC實驗系統(tǒng)中的器件和主回路結(jié)構(gòu)進行選型計算和設(shè)計。在該實驗系統(tǒng)上對本文所研究的控制策略進行了實驗驗證,實驗結(jié)果證明了本文研究的相關(guān)MMC控制策略的有效性。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46

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