本文關鍵詞：具有直流故障自清除能力的MMC拓撲和可靠性分析方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：模塊化多電平換流器型高壓直流輸電(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current, MMC-HVDC)以其獨特的技術優(yōu)勢得到了學術界和工程界的廣泛關注,具有廣闊的發(fā)展前景。論文從模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的結(jié)構(gòu)入手,在對比分析了MMC不同子模塊拓撲工作原理的基礎上,提出了直流故障阻斷能力指標,用以定量評估MMC的直流故障清除能力。提出了一種MMC子模塊拓撲搜索方法,并且通過搜索得到了一種單箝位子模塊拓撲結(jié)構(gòu)。詳細分析了單箝位子模塊塊拓撲結(jié)構(gòu)的工作原理,并對采用此種子模塊結(jié)構(gòu)的MMC系統(tǒng)進行了理論分析和仿真驗證。綜合考慮換流器的可靠性和經(jīng)濟性,提出了混合MMC中子模塊數(shù)目配置方法。首先,分析研究了MMC三種常見子模塊,即半橋子模塊(Half Bridge Sub-module, HBSM)、全橋子模塊(Full Bridge Sub-module, FBSM)和雙箝位型子模塊(Clamp Double Sub-module, CDSM)的工作模式。為了精確評估采用不同子模塊結(jié)構(gòu)MMC切斷直流故障電流的能力,提出了直流故障阻斷能力指標(DC Fault Blocking Capability Index, DFBCI)。其次,在對比分析HBSM、FBSM和CDSM結(jié)構(gòu)特點的基礎上,從換流器閉鎖后子模塊中的電流通路出發(fā),提出了一種MMC子模塊拓撲搜索方法。通過搜索可以得到一種新型子模塊拓撲結(jié)構(gòu),即單箝位子模塊(Clamp Single Sub-module, CSSM)。再次,分析了CSSM的工作特點及其箝位直流故障電流的機理。與FBSM相比,CSSM所需的IGBT數(shù)目減少,但仍具備與FBSM相同的直流故障電流箝位能力,從而采用CSSM的MMC (CS-MMC)可以通過閉鎖實現(xiàn)直流故障的自清除。在PSCAD/EMTDC環(huán)境下建立了雙端CS-MMC系統(tǒng)仿真模型,仿真結(jié)果驗證了CSSM箝位直流故障電流的有效性。最后,針對混合MMC的結(jié)構(gòu)特點,分析了穩(wěn)態(tài)情況下混合MMC中不同類型子模塊拓撲的數(shù)目配置比例。結(jié)合工程實際,綜合考慮可靠性和經(jīng)濟性,提出了混合MMC的最優(yōu)子模塊冗余配置方法。在MATLAB中編寫程序計算,計算結(jié)果驗證了所提出方法的可行性。
【關鍵詞】：模塊化多電平換流器 子模塊拓撲 直流故障 單箝位子模塊 可靠性分析 冗余配置
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM721.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景9-13
• 1.1.1 柔性直流輸電概述9-10
• 1.1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2 課題研究目的和意義13
• 1.3 本文工作及內(nèi)容安排13-15
• 第2章 MMC子模塊拓撲及直流故障清除能力評價方法15-25
• 2.1 引言15
• 2.2 MMC子模塊拓撲15-21
• 2.2.1 MMC拓撲結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2.2 MMC子模塊拓撲結(jié)構(gòu)16-21
• 2.3 MMC直流故障清除能力評價方法21-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 具備直流故障清除能力的MMC新型子模塊拓撲搜索方法25-31
• 3.1 引言25
• 3.2 MMC子模塊拓撲特點25-26
• 3.3 子模塊拓撲搜索方法26-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第4章 基于單箝位子模塊的MMC-HVDC特性分析31-37
• 4.1 引言31
• 4.2 單箝位子模塊拓撲結(jié)構(gòu)及特點31-33
• 4.3 直流故障電流箝位機理33-34
• 4.4 仿真驗證34-36
• 4.5 本章小結(jié)36-37
• 第5章 混合MMC可靠性分析和模塊冗余配置方法37-52
• 5.1 引言37
• 5.2 混合MMC的結(jié)構(gòu)37-39
• 5.3 混合MMC的子模塊數(shù)目配置方法39-51
• 5.3.1 混合MMC的初始子模塊數(shù)目配置39-41
• 5.3.2 混合MMC的可靠性分析41-43
• 5.3.3 冗余子模塊中IGBT的有效利用率43
• 5.3.4 混合MMC最優(yōu)子模塊冗余數(shù)目配置方法43-46
• 5.3.5 算例驗證46-51
• 5.4 本章小結(jié)51-52
• 第6章 結(jié)論與展望52-54
• 6.1 本文主要結(jié)論52
• 6.2 后續(xù)工作展望52-54
• 參考文獻54-60
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果60-61
• 攻讀碩士學位期間參加的科研工作61-62
• 致謝62

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本文編號：477103