本文關(guān)鍵詞：模塊化多電平換流器冗余控制策略研究

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【摘要】：自基于電壓源型換流器(Voltage source converter,VSC)的高壓直流輸電技術(shù)(High voltage direct current,HVDC)出現(xiàn)以來,直流輸電的換流元件在不斷地革新。早期的HVDC都是采用兩電平或三電平換流器技術(shù),由大量IGBT直接串聯(lián)成閥,雖然電路結(jié)構(gòu)簡單,但技術(shù)難度很大,并且損耗較高。模塊化多電平換流器(Modular multilevel converter,MMC)是一種新型的電壓源型換流器,有著高度模塊化的結(jié)構(gòu),易于擴(kuò)展系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)冗余控制,開關(guān)頻率低,輸出電壓波形良好,近年來被廣泛應(yīng)用于柔性直流輸電中(VSC-HVDC)。本文首先介紹了VSC-HVDC的發(fā)展背景以及最新工程應(yīng)用,介紹了幾種典型的多電平換流器及其優(yōu)缺點(diǎn),分析了模塊化多電平換流器的研究現(xiàn)狀,詳細(xì)分析了柔性直流輸電的優(yōu)點(diǎn)和采用MMC的柔性直流輸電(MMC-HVDC)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。本文結(jié)合MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型分析了其工作原理,針對(duì)MMC的應(yīng)用特點(diǎn),研究了MMC的矢量控制方法,并且研究了MMC常用的幾種調(diào)制策略,重點(diǎn)分析了本文所應(yīng)用的載波移相脈寬調(diào)制(Carrier phase shifted pulse width modulation,CPS-PWM)策略。MMC直流側(cè)的電壓主要由子模塊(Sub-module,SM)電容電壓支撐,子模塊的投切狀態(tài)決定MMC的工作狀態(tài),為了防止故障子模塊影響系統(tǒng)正常運(yùn)行,必須設(shè)定冗余子模塊,對(duì)冗余子模進(jìn)行一系列研究可使冗余系統(tǒng)發(fā)揮最大效益。本文研究了模塊化多電平換流器的冗余結(jié)構(gòu),分析了MMC冗余結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上,研究了冗余子模塊數(shù)目的配置方法,以及子模塊常見的幾種故障情況以及保護(hù)開關(guān),并介紹了MMC的常用的幾種冗余保護(hù)方案,提出了新的MMC動(dòng)態(tài)冗余方案。結(jié)合MMC的動(dòng)態(tài)冗余情況,提出了MMC冗余運(yùn)行時(shí)的優(yōu)化調(diào)制方法。為抑制橋臂環(huán)流和子模塊電容電壓波動(dòng),應(yīng)用了環(huán)流抑制策略以及優(yōu)化的電容電壓均衡控制策略。最后,為了驗(yàn)證以上控制策略和冗余方案的正確性,在Matlab/simulink仿真軟件中構(gòu)建仿真模型,仿真結(jié)果表明,環(huán)流抑制策略和電容電壓均衡策略均有效,提升了MMC的性能,提出的動(dòng)態(tài)冗余控制策略可以保證冗余MMC系統(tǒng)正常工作并保持子模塊電容電壓穩(wěn)定,系統(tǒng)整流側(cè)可輸出良好的直流電壓,發(fā)生故障后切除故障子模塊,冗余子模塊進(jìn)入運(yùn)行,子模塊故障不影響系統(tǒng)工作。
【關(guān)鍵詞】：柔性直流輸電 模塊組合多電平換流器 調(diào)制策略 冗余控制
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM721.1;TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 VSC-HVDC的發(fā)展與應(yīng)用11-13
• 1.3 多電平換流器的種類13-16
• 1.3.1 二極管箝位型多電平換流器14
• 1.3.2 飛跨電容型多電平換流器14-15
• 1.3.3 級(jí)聯(lián)H橋型多電平換流器15-16
• 1.4 MMC的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5 本文主要內(nèi)容18-20
• 第2章 MMC的運(yùn)行原理和控制策略20-35
• 2.1 MMC-HVDC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)20-23
• 2.2 MMC的運(yùn)行原理23-27
• 2.2.1 子模塊的工作原理23-25
• 2.2.2 MMC的工作原理25-27
• 2.3 MMC的數(shù)學(xué)模型27-28
• 2.4 MMC矢量控制28-31
• 2.5 MMC的調(diào)制策略研究31-34
• 2.5.1 MMC常用調(diào)制方式31-32
• 2.5.2 載波移相調(diào)制32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第3章 MMC冗余方案與故障保護(hù)35-49
• 3.1 MMC冗余結(jié)構(gòu)與原理35-38
• 3.1.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)35-36
• 3.1.2 冗余模塊個(gè)數(shù)配置36-38
• 3.2 冗余方案研究38-42
• 3.2.1 傳統(tǒng)冗余方案38-39
• 3.2.2 熱備用冗余39-41
• 3.2.3 優(yōu)化動(dòng)態(tài)冗余方案41-42
• 3.3 MMC子模塊常見故障與處理42-48
• 3.3.1 常見故障情況42-44
• 3.3.2 旁路保護(hù)開關(guān)44-46
• 3.3.3 仿真分析46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第4章 MMC冗余運(yùn)行穩(wěn)定控制策略49-59
• 4.1 改進(jìn)調(diào)制策略49-50
• 4.2 MMC環(huán)流分析與抑制50-54
• 4.3 MMC電容電壓均衡控制54-55
• 4.4 仿真分析55-58
• 4.4.1 環(huán)流抑制策略仿真55-57
• 4.4.2 電容電壓均衡策略仿真57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 冗余方案Matlab仿真及分析59-66
• 5.1 CPS-PWM調(diào)制策略59-60
• 5.2 MMC無冗余保護(hù)60-61
• 5.3 MMC靜態(tài)冗余61-63
• 5.4 MMC動(dòng)態(tài)冗余63-64
• 5.5 本章小結(jié)64-66
• 總結(jié)與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-73
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和軟著目錄73-74
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間所參與的項(xiàng)目74

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王寶安;譚風(fēng)雷;商姣;;模塊化多電平換流器模塊冗余優(yōu)化配置方法[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2015年01期

2 馬為民;吳方R，

本文編號(hào)：1084625