【摘要】：模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter,MMC)因擁有模塊化結(jié)構(gòu),容易安裝和維護(hù)修理,制造工藝簡(jiǎn)單,開關(guān)頻率較低,并且由于MMC的每個(gè)橋臂的等效電感和所有電容都是串聯(lián)連接的,對(duì)于故障的處理相對(duì)快速簡(jiǎn)單,因此簡(jiǎn)化了將MMC用于高壓直流輸電的難度,在柔性直流輸電中得到廣泛的應(yīng)用。目前對(duì)于MMC的均壓環(huán)流等控制方法已經(jīng)有大量的系統(tǒng)研究,但對(duì)MMC中子模塊元器件結(jié)溫以及產(chǎn)生結(jié)溫不平衡原因的研究較少。本文通過對(duì)電容電壓平衡方法的仿真,發(fā)現(xiàn)此方法會(huì)導(dǎo)致子模塊之間結(jié)溫的不平衡;提出了從子模塊參數(shù)離散性的角度分析子模塊之間結(jié)溫不平衡產(chǎn)生的原因;給出了一種將電容電壓平衡改進(jìn)為熱平衡控制的方法,實(shí)現(xiàn)了子模塊之間結(jié)溫差異的降低。本文主要工作如下:首先,對(duì)MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹,有全面分析了子模塊的運(yùn)行方式,研究了MMC損耗的計(jì)算方法,并建立了MMC的熱模型。根據(jù)所建立的熱模型對(duì)損耗和結(jié)溫進(jìn)行迭代,得到子模塊中各元器件的工況結(jié)溫。其次,從調(diào)制策略所使用的電容電壓平衡方法和子模塊參數(shù)離散性兩方面,分析了子模塊熱失衡產(chǎn)生的原因。對(duì)最近電平逼近調(diào)制(Nearest Level Modulation,NLM)策略下中使用帶電壓上下限方法的子模塊結(jié)溫特性和載波移相調(diào)制(Carrier Phase Shifting SPWM,CPS-SPWM)策略下能量均衡方法的子模塊結(jié)溫特性進(jìn)行仿真對(duì)比。仿真結(jié)果表明,與載波移相調(diào)制中能量均衡方法相比,最近電平逼近調(diào)制的電容電壓平衡方法中子模塊各元器件的等效開關(guān)頻率不固定,各元器件結(jié)溫存在明顯的不一致性。然后,針對(duì)最近電平逼近調(diào)制中子模塊結(jié)溫的不均衡性給出一種熱平衡控制方法。該方法首先判斷元器件的結(jié)溫偏差是否超過相應(yīng)的參考值,來決定是否采用熱平衡控制方法。若采用熱平衡控制方法,則根據(jù)此周期需投入的子模塊數(shù)與上周期投入子模塊數(shù)的差值判斷需投入還是切除子模塊,然后根據(jù)子模塊的運(yùn)行方式判斷子模塊投入切除時(shí)所使用的元器件,將此元器件的結(jié)溫和子模塊電容電壓通過權(quán)重參數(shù)整合,然后根據(jù)橋臂電流方向?qū)φ现颠M(jìn)行排序,實(shí)現(xiàn)對(duì)子模塊的投入和切除。最后通過判定所投入的子模塊的電容電壓是否超過設(shè)定的電容電壓最大值,保證了子模塊輸出電壓的穩(wěn)定性。最后,通過仿真驗(yàn)證了此熱平衡控制方法通過提供更均勻的開關(guān)配置,降低了子模塊中元器件最大結(jié)溫和最小結(jié)溫之間的差異,也降低了單個(gè)子模塊中元器件結(jié)溫的波動(dòng)。
【圖文】：

MMC的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖 2.2 A 相上橋臂電流Fig. 2.2 A-phase upper arm current理結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2.3 所示，，從子模塊的拓?fù)浼?T1、T2 與兩個(gè)二極管 D1、D2 和一個(gè)直流
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM40

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