本文關(guān)鍵詞：模塊化多電平變換器控制策略設(shè)計與裝置研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：模塊化多電平變換器MMC作為高壓大容量多電平拓撲中最具應(yīng)用前景的拓撲之一,自提出以來,被各國學者在調(diào)制策略、建模和分析、環(huán)流抑制以及直流側(cè)電壓波動抑制等方面對其進行了廣泛研究,MMC在高壓直流輸電領(lǐng)域以及高壓無功補償領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。本文建立了MMC分橋臂數(shù)學模型,設(shè)計了相應(yīng)的分橋臂控制策略并驗證其有效性,通過主電路與控制電路的設(shè)計搭建了單相試驗樣機,對控制策略及相關(guān)性能分析做出了試驗驗證。介紹了目前多電平技術(shù)的幾種常見拓撲,分析了各種拓撲的特點。重點介紹了模塊化多電平變換器,概述了目前國內(nèi)外對于模塊化的多電平變換器研究的熱點,主要包括數(shù)學建模、調(diào)制策略、直流電壓平衡控制策略、環(huán)流分析及其控制策略以及裝置研究。分析了MMC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。建立了MMC系統(tǒng)的分橋臂數(shù)學模型,并對電路結(jié)構(gòu)進行了合理的等效簡化。在此基礎(chǔ)上,以上橋臂和下橋臂開關(guān)函數(shù)為出發(fā)點詳細推導和分析橋臂電流、相總電壓波動和橋臂電壓與橋臂電流的關(guān)系,推導出了上橋臂和下橋臂電流公式。提出了模塊化多電平變換器的分橋臂控制策略。建立了三相MMC的分橋臂數(shù)學模型,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了基于PI調(diào)節(jié)器的分橋臂控制策略。為了有限抑制環(huán)流中的偶次諧波分量設(shè)計了一種改進的基于PIR調(diào)節(jié)器的環(huán)流抑制器。研究了有功電流指令、無功電流控制指令的獲取方法以及MMC系統(tǒng)橋臂上子模塊間的電容電壓平衡控制策略。分析了MMC-STATCOM的工作原理以及其優(yōu)勢,指出MMC-STATCOM可以等效為一個幅值和相位可變,頻率與電網(wǎng)頻率相同的可控電壓源,通過控制其輸出電壓的幅值和相位的大小,即可控制MMC-STATCOM從系統(tǒng)吸收無功功率的大小和性質(zhì),從而達到無功功率補償?shù)男ЧＴ赑SIM仿真環(huán)境下搭建了兩端MMC-STATCOM系統(tǒng)仿真模型,對本文提出的控制策略進行了仿真分析,仿真結(jié)果驗證了本文的相關(guān)理論分析以及所提出控制策略的正確性和有效性。介紹了單相四電平MMC的軟硬件設(shè)計方法。包括重要元器件的選取方法和以及控制電路的結(jié)構(gòu),重點介紹采樣電路、過零捕獲電路設(shè)計、硬件保護電路包括直流側(cè)過壓保護和SO保護電路設(shè)計等內(nèi)容；通過單相四電平MMC試驗來驗證了軟硬件電路設(shè)計的正確性。
【關(guān)鍵詞】：模塊化多電平變換器 分橋臂 內(nèi)部環(huán)流 靜止同步補償器 裝置研制
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.2 傳統(tǒng)多電平變換器12-13
• 1.3 模塊化多電平變換器13-15
• 1.4 模塊化多電平變換器的研究熱點15-18
• 1.4.1 模塊化多電平變換器的建模15
• 1.4.2 模塊化多電平變換器的調(diào)制策略15-16
• 1.4.3 模塊化多電平變換器的電壓平衡策略研究16-17
• 1.4.4 模塊化多電平變換器的環(huán)流分析和抑制策略研究17
• 1.4.5 模塊化多電平變換器裝置的系統(tǒng)設(shè)計17-18
• 1.5 本論文的主要內(nèi)容18-20
• 第2章 模塊化多電平變換器20-35
• 2.1 MMC的拓撲結(jié)構(gòu)及工作原理20-24
• 2.1.1 MMC的子模塊結(jié)構(gòu)21
• 2.1.2 MMC的子模塊工作原理21-22
• 2.1.3 MMC的多電平輸出原理22-24
• 2.2 模塊化多電平變換器的數(shù)學模型24-30
• 2.2.1 MMC等效簡化電路模型25-27
• 2.2.2 MMC的分橋臂數(shù)學模型27
• 2.2.3 MMC橋臂電壓分析27-30
• 2.3 模塊化多電平變換器的調(diào)制策略分析30-34
• 2.3.1 NLM調(diào)制算法31-32
• 2.3.2 CPS-PWM調(diào)制策略32
• 2.3.3 兩種調(diào)制策略的對比32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 模塊化多電平變換器的分橋臂控制策略35-50
• 3.1 基于PI調(diào)節(jié)器的分橋臂控制策略36
• 3.2 基于PIR調(diào)節(jié)器的環(huán)流抑制器的設(shè)計36-41
• 3.2.1 MMC內(nèi)部環(huán)流分析36-39
• 3.2.2 PIR環(huán)流抑制器39-41
• 3.3 指令電流的獲取41-42
• 3.4 子模塊電容電壓均衡控制42-43
• 3.5 基于MMC的STATCOM系統(tǒng)的仿真分析43-49
• 3.5.1 MMC應(yīng)用于STATCOM的優(yōu)勢43-45
• 3.5.2 MMC-STATCOM工作原理45-46
• 3.5.3 MMC-STATCOM分橋臂控制策略的仿真分析46-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第4章 單相MMC試驗裝置研究50-64
• 4.1 單相MMC主電路硬件設(shè)計50-53
• 4.1.1 子模塊電容的設(shè)計50
• 4.1.2 橋臂電感的設(shè)計50-51
• 4.1.3 功率模塊的選擇51-53
• 4.2 控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計53-57
• 4.2.1 采樣調(diào)理電路設(shè)計54-55
• 4.2.2 過零捕獲電路的設(shè)計55-56
• 4.2.3 硬件保護電路的設(shè)計56-57
• 4.3 單相MMC試驗57-63
• 4.3.1 單相MMC無源逆變試驗59-61
• 4.3.2 單相MMC有源逆變試驗61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 總結(jié)與展望64-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-71
• 附錄A 攻讀學位期間獲得的研究成果71

  本文關(guān)鍵詞：模塊化多電平變換器控制策略設(shè)計與裝置研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：257742