本文關(guān)鍵詞：模塊化多電平換流器調(diào)制策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著光伏、風(fēng)電等新能源接入并網(wǎng),以及城市配電網(wǎng)擴(kuò)容、孤島負(fù)荷供電等問(wèn)題的出現(xiàn),使得柔性直流輸電技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。德國(guó)學(xué)者Rainer Marquardt于2002年首次提出模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)撲結(jié)構(gòu),該拓?fù)湟蚱淠K化設(shè)計(jì)、良好冗余性及輸出諧波低等優(yōu)點(diǎn)成為新一代柔性直流輸電技術(shù)的核心設(shè)備。經(jīng)過(guò)十幾年發(fā)展MMC研究取得較大進(jìn)展并在實(shí)際工程中得到應(yīng)用。盡管MMC的研究已取得較大進(jìn)展,但仍有許多問(wèn)題值得進(jìn)一步探索。本文以MMC換流器作為研究對(duì)象,從以下幾個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行研究：(1)研究了MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和基本工作原理,針對(duì)三相MMC主電路建立了數(shù)學(xué)模型,同時(shí)建立了基于RT-LAB的半實(shí)物系統(tǒng),詳細(xì)描述了MMC硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和RT-LAB系統(tǒng)建模,為后續(xù)控制策略的研究建立實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。(2)對(duì)比分析了適用于MMC的各類調(diào)制方式的優(yōu)缺點(diǎn),并重點(diǎn)對(duì)載波移相和最近電平逼近調(diào)制進(jìn)行深入研究。詳細(xì)分析了載波移相角和電平數(shù)的關(guān)系,給出n+l電平和2n+1電平實(shí)現(xiàn)方式,并推廣到載波層疊和最近電平逼近調(diào)制(nearest level modulation, NLM)方式下。改進(jìn)的NLM調(diào)制即通過(guò)逼近不同調(diào)制波實(shí)現(xiàn)2n+1電平輸出,在模塊數(shù)較少時(shí)NLM仍適用。最后通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了上述分析的有效性和可行性。(3)對(duì)電容電壓波動(dòng)機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)分析,指出電容電壓波動(dòng)幅值與交直流側(cè)電流和調(diào)制比成正比,與基波頻率和電容容值成反比。結(jié)合不同的調(diào)制策略給出不同的均壓控制方法。在載波移相調(diào)制方式下采用了一種電容電壓分級(jí)控制的方式。結(jié)合載波層疊調(diào)制(Carrier Disposition SPWM, CD-SPWM)和NLM調(diào)制改進(jìn)了傳統(tǒng)的排序均壓控制方式,在投入模塊數(shù)目不發(fā)生改變時(shí),使上一個(gè)控制周期內(nèi)投入的子模塊(SubModule, SM)在下一個(gè)控制周期內(nèi)盡可能投入,從而降低不必要的開(kāi)關(guān)投切。仿真和實(shí)驗(yàn)表明優(yōu)化后的均壓并沒(méi)有導(dǎo)致模塊電壓波動(dòng)增大,但卻降低了開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換。(4)圍繞相間環(huán)流分析及抑制方法展開(kāi)研究,首先對(duì)MMC相間環(huán)流在正常和子模塊無(wú)冗余故障工況下進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。指出相間環(huán)流以二倍頻負(fù)序?yàn)橹鳌６诠收瞎r下三相間的二倍頻環(huán)流并不成負(fù)序?qū)ΨQ關(guān)系,因此給出一種采用二階廣義積分器(second order generalized integrator, SOGI)+低通濾波器的方式提取諧波分量,并基于準(zhǔn)PR控制器環(huán)流量進(jìn)行抑制。同時(shí)對(duì)不同工況下,有無(wú)環(huán)流控制進(jìn)行仿真及實(shí)驗(yàn)。對(duì)于MMC系統(tǒng)在交流調(diào)速領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題,通過(guò)控制高頻環(huán)流量實(shí)現(xiàn)MMC系統(tǒng)在低頻下的正常工作,并結(jié)合相關(guān)仿真及實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證.
【關(guān)鍵詞】：模塊化多電平換流器 載波移相調(diào)制 階梯波調(diào)制 電容電壓平衡控制 環(huán)流抑制策略
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM721.1;TM46
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 課題背景及意義12-13
• 1.2 多電平換流器13-18
• 1.2.1 二極管箝位型多電平換流器13-15
• 1.2.2 飛跨電容箝位型多電平換流器15-16
• 1.2.3 級(jí)聯(lián)H橋多電平換流器16-17
• 1.2.4 模塊化多電平換流器17-18
• 1.3 模塊化多電平換流器研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.1 數(shù)學(xué)建模18-19
• 1.3.2 調(diào)制策略研究19
• 1.3.3 電壓均衡策略研究19-20
• 1.3.4 內(nèi)部環(huán)流抑制策略20
• 1.4 本文選題意義及研究?jī)?nèi)容20-22
• 2 MMC半實(shí)物平臺(tái)設(shè)計(jì)22-32
• 2.1 MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理22-23
• 2.2 MMC數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.3 MMC半實(shí)物平臺(tái)設(shè)計(jì)25-29
• 2.3.1 RT-LAB實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)26-27
• 2.3.2 MMC硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)27-28
• 2.3.3 控制系統(tǒng)建模28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-32
• 3 MMC的脈寬調(diào)制策略及分級(jí)均壓控制32-48
• 3.1 載波層疊調(diào)制策略32-34
• 3.2 載波移相調(diào)制策略34-41
• 3.2.1 基本原理34-35
• 3.2.2 CPS-SPWM調(diào)制諧波分析35-39
• 3.2.3 載波移相角與電平數(shù)關(guān)系39-41
• 3.3 電容電壓波動(dòng)分析及分級(jí)控制策略41-47
• 3.3.1 電容電壓波動(dòng)機(jī)理分析41-43
• 3.3.2 電容分級(jí)控制策略43-44
• 3.3.3 仿真和和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析44-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 4 MMC的電平逼近調(diào)制策略及排序均壓控制48-58
• 4.1 NLM調(diào)制策略48-50
• 4.1.1 基本原理48
• 4.1.2 NLM調(diào)制諧波分析48-50
• 4.2 改進(jìn)NLM調(diào)制方式分析50-52
• 4.3 優(yōu)化的排序均壓控制52-56
• 4.3.1 優(yōu)化排序原理52-53
• 4.3.2 仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 5 相間環(huán)流分析及控制58-74
• 5.1 環(huán)流機(jī)理分析58-62
• 5.1.1 正常工況下流特性分析58-61
• 5.1.2 故障工況下環(huán)流特性分析61-62
• 5.2 環(huán)流抑制器設(shè)計(jì)62-69
• 5.2.1 基于SOGI的諧波分量提取算法62-63
• 5.2.2 采用準(zhǔn)PR調(diào)節(jié)器環(huán)流抑制63-64
• 5.2.3 仿真與實(shí)驗(yàn)分析64-69
• 5.3 基于高頻環(huán)流注入的低頻運(yùn)行控制69-73
• 5.3.1 控制原理69-71
• 5.3.2 仿真及實(shí)驗(yàn)分析71-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 6 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 工作總結(jié)74
• 6.2 研究工作展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 附錄A80-82
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果82-86
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集86

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1 白路;史U，

本文編號(hào)：395783