本文關(guān)鍵詞：基于模塊化多電平換流器的STATCOM控制技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： STATCOM 模塊化多電平換流器(MMC) 電容電壓平衡控制 環(huán)流抑制

【摘要】：靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)的提出為電網(wǎng)治理提供了一種有效手段，如今更是成為電能質(zhì)量控制領(lǐng)域的主力軍。本文針對高壓、大功率場合的電能質(zhì)量治理問題，通過對幾種多電平補(bǔ)償裝置進(jìn)行分析、研究后，提出模塊化多電平換流器(MMC)的功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并對基于MMC的高壓、大容量的靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)的工作機(jī)理及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入分析和研究。本文的研究內(nèi)容為未來高壓、大容量靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。本文進(jìn)行了如下工作： 首先，對MMC的功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理、子模塊結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式進(jìn)行了深入分析和研究，通過對比幾種常見的適用于MMC的PWM調(diào)制方式，最后選擇載波移相(CPS-SPWM)技術(shù)作為本文MMC的PWM調(diào)制方式；同時，對引起子模塊電容電壓不平衡的原因進(jìn)行了深入分析和研究，提出了基于分級法和電容電壓排序法子模塊電容的均壓控制策略，并對兩種均壓控制策略進(jìn)行了深入分析；針對傳統(tǒng)排序法開關(guān)頻率高的缺點，提出了一種改進(jìn)的方法，即將CPS-SPWM技術(shù)與電容電壓排序法結(jié)合在一起；針對MMC的環(huán)流問題，本文提出了一種新型功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并對其工作機(jī)理、實現(xiàn)方法進(jìn)行了深入分析和研究。 其次，介紹了STATCOM的工作原理，提出了基于瞬時無功理論的無功電流檢測法。進(jìn)行了系統(tǒng)建模，并提出了基于前饋解耦的電壓、電流雙閉環(huán)控制策略。同時，結(jié)合新型功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提出了系統(tǒng)總的控制策略。 再次，采用MATLAB/SIMULINK仿真軟件進(jìn)行了系統(tǒng)仿真，對本文所提出的控制策略，如MMC子模塊電容的電壓平衡控制策略以及MMC環(huán)流抑制控制器進(jìn)行了研究；同時，對基于MMC的STATCOM的補(bǔ)償效果和動態(tài)性能進(jìn)行了驗證。仿真結(jié)果證明了本文所提出方案的正確性。 最后，進(jìn)行了系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計，，并以DSP和FPGA為核心搭建了實驗平臺，并在此平臺上進(jìn)行了實驗研究，實驗結(jié)果與系統(tǒng)的仿真結(jié)果基本一致，進(jìn)一步證明了本文所提出控制技術(shù)的正確性。
【關(guān)鍵詞】：STATCOM 模塊化多電平換流器(MMC) 電容電壓平衡控制 環(huán)流抑制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46;TM761.12
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 課題研究的背景和意義12
• 1.2 STATCOM 研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)13-19
• 1.3.1 兩電平全橋換流器14-15
• 1.3.2 二極管箝位型多電平換流器15-16
• 1.3.3 飛跨電容箝位型多電平換流器16-17
• 1.3.4 級聯(lián) H 橋型多電平換流器17-18
• 1.3.5 模塊化多電平換流器18-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 模塊化多電平換流器關(guān)鍵技術(shù)研究21-40
• 2.1 模塊化多電平換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理21-25
• 2.1.1 模塊化多電平換流器及其子模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)21-24
• 2.1.2 模塊化多電平換流器工作原理24-25
• 2.2 模塊化多電平換流器調(diào)制技術(shù)25-27
• 2.2.1 模塊化多電平換流器基本調(diào)制技術(shù)25-27
• 2.2.2 基于 CPS-SPWM 的 MMC 調(diào)制技術(shù)的實現(xiàn)27
• 2.3 子模塊電容電壓平衡控制策略27-33
• 2.3.1 分級式電容電壓平衡控制策略28-29
• 2.3.2 電壓排序平衡控制策略29-32
• 2.3.3 基于 CPS-SPWM 的電壓排序控制方法32-33
• 2.4 基于新型拓?fù)涞沫h(huán)流抑制控制策略33-39
• 2.4.1 新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與原理分析34-37
• 2.4.2 基于新型拓?fù)涞沫h(huán)流抑制控制器設(shè)計37-39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 第3章 基于 MMC 的 STATCOM 工作原理與控制技術(shù)研究40-53
• 3.1 基于 MMC 的 STATCOM 的工作原理40-42
• 3.2 無功電流檢測方法42-45
• 3.2.1 瞬時無功理論42-44
• 3.2.2 STATCOM 的無功與諧波電流檢測44-45
• 3.3 模塊化多電平 STATCOM 的數(shù)學(xué)模型45-48
• 3.4 STATCOM 系統(tǒng)控制策略48-52
• 3.4.1 前饋解耦的電壓電流雙閉環(huán)控制48-51
• 3.4.2 基于新型拓?fù)?MMC 的 STATCOM 系統(tǒng)總控制策略51-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第4章 基于 MMC 的 STATCOM 系統(tǒng)仿真與驗證53-72
• 4.1 系統(tǒng)仿真模型的建立53-58
• 4.1.1 子模塊封裝53-54
• 4.1.2 無功電流檢測模塊54-55
• 4.1.3 前饋解耦控制模塊55
• 4.1.4 直流側(cè)電壓平衡控制模塊55-57
• 4.1.5 環(huán)流抑制控制模塊57-58
• 4.2 仿真結(jié)果分析58-71
• 4.2.1 系統(tǒng)補(bǔ)償結(jié)果分析59-63
• 4.2.2 系統(tǒng)直流側(cè)電壓平衡效果分析63-67
• 4.2.3 環(huán)流控制仿真分析67-70
• 4.2.4 系統(tǒng)輸出電壓仿真分析70-71
• 4.3 本章小結(jié)71-72
• 第5章 基于 MMC 的 STATCOM 系統(tǒng)設(shè)計72-84
• 5.1 基于 MMC 的 STATCOM 系統(tǒng)整體方案設(shè)計72-73
• 5.2 主電路參數(shù)設(shè)計73-76
• 5.3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計76-80
• 5.3.1 核心控制芯片選取76-77
• 5.3.2 信號檢測模塊77-79
• 5.3.3 驅(qū)動電路設(shè)計79-80
• 5.3.4 過流保護(hù)電路80
• 5.4 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計80-83
• 5.4.1 主控制器 DSP 程序設(shè)計80-83
• 5.4.2 輔控制器 FPGA 程序設(shè)計83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 第6章 實驗平臺搭建及實驗結(jié)果分析84-92
• 6.1 實驗平臺的搭建84
• 6.2 實驗結(jié)果分析84-91
• 6.3 本章小結(jié)91-92
• 結(jié)論92-94
• 參考文獻(xiàn)94-98
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文98-99
• 致謝99

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1044909