本文關(guān)鍵詞：模塊組合多電平變換器（MMC）的調(diào)制策略研究

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【摘要】：模塊組合多電平變換器(Modular Multilevel Converter, MMC)是一種新型電壓源型多電平變換器拓撲結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的電壓源型變換器相比,獨特的結(jié)構(gòu)特點使其具有較高的輸出電平數(shù)、輸出波形質(zhì)量高、開關(guān)頻率低、開關(guān)損耗小、模塊化結(jié)構(gòu)通用性強和四象限運行等優(yōu)點。因此,MMC拓撲在HVDC、電能質(zhì)量治理和電氣傳動等高壓大功率電力變換領(lǐng)域的應(yīng)用,受到了國內(nèi)外專家、學者的廣泛關(guān)注和研究。調(diào)制技術(shù)是MMC的核心技術(shù)之一,也是MMC獲得良好的輸出性能的重要保障,本文針對MMC在中低壓場合應(yīng)用的主要調(diào)制策略進行了研究。 本文首先介紹了MMC及其功率單元的拓撲結(jié)構(gòu),詳細分析了MMC的工作原理,建立了MMC的連續(xù)數(shù)學模型,分析其物理意義,為調(diào)制指令給定提供了理論依據(jù),同時對橋臂功率單元耐壓進行了證明。 對比了適用于MMC的空間矢量調(diào)制、階梯波調(diào)制、載波移相調(diào)制和最近電平逼近調(diào)制方法的優(yōu)缺點,并對適用于中低壓場合MMC的兩種調(diào)制策略——階梯波調(diào)制策略和載波移相調(diào)制策略進行了深入研究。推導(dǎo)了階梯波調(diào)制方法下MMC輸出波形的傅里葉級數(shù)表達式,針對階梯波調(diào)制策略中的開關(guān)角計算問題,提出了采用改進粒子群優(yōu)化算法(Modified Particle Swarm Optimization, MPSO)求解開關(guān)角,然后利用方波脈沖循環(huán)均壓方法以實現(xiàn)各個功率單元之間能量均衡。 研究了適用于MMC的雙調(diào)制波CPS-SPWM策略,基于DSP-FPGA核心控制系統(tǒng),設(shè)計了兩種雙調(diào)制波CPS-SPWM控制脈沖數(shù)字實現(xiàn)方案,并通過仿真和實驗研究不同的實現(xiàn)方案對系統(tǒng)控制效果的影響,為工程設(shè)計提供了參考依據(jù)。針對CPS-SPWVM策略中電容能量均衡問題,本文提出了一種將傳統(tǒng)的雙調(diào)制波載波移相調(diào)制方法與電容電壓排序方法相結(jié)合的改進型CPS-SPWM策略,用于實現(xiàn)MMC各個功率單元電容能量均衡的目標。將改進型CPS-SPWM策略與傳統(tǒng)CPS-SPWM策略相結(jié)合,大大改善MMC系統(tǒng)的啟動性能。 同時本文對改進型雙調(diào)制波CPS-SPWM策略在開口變壓器MMC中的應(yīng)用進行了研究,通過分析基于開口變壓器MMC的結(jié)構(gòu)特點和數(shù)學模型,給出了改進型載波移相調(diào)制策略在開口變壓器MMC中應(yīng)用與在傳統(tǒng)MMC應(yīng)用調(diào)制指令的不同,利用仿真軟件對基于開口變壓器MMC的性能和優(yōu)缺點進行研究。
【關(guān)鍵詞】：模塊組合多電平變換器 改進粒子群優(yōu)化算法 階梯波調(diào)制策略 改進型雙調(diào)制波CPS-SPWM策略 混合雙調(diào)制波CPS-SPWM策略
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-11
• 1 緒論11-25
• 1.1 課題研究目的和意義11
• 1.2 電壓源型變換器的主要拓撲結(jié)構(gòu)11-17
• 1.2.1 兩電平變換器12
• 1.2.2 二極管箝位型多電平變換器12-13
• 1.2.3 飛跨電容型多電平變換器13-14
• 1.2.4 級聯(lián)H橋型多電平變換器14-15
• 1.2.5 模塊組合多電平變換器15-17
• 1.3 MMC的研究現(xiàn)狀17-22
• 1.3.1 功率單元結(jié)構(gòu)17-18
• 1.3.2 數(shù)學模型18-19
• 1.3.3 調(diào)制技術(shù)19-20
• 1.3.4 開關(guān)角求解算法20
• 1.3.5 電容電壓均衡20-22
• 1.3.6 環(huán)流抑制22
• 1.4 本文工作的意義和主要內(nèi)容22-25
• 2 MMC的工作原理25-31
• 2.1 MMC的拓撲結(jié)構(gòu)25-26
• 2.2 MMC的基本原理26-27
• 2.3 MMC的數(shù)學模型27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 3 基于改進粒子群優(yōu)化算法的階梯波調(diào)制策略31-41
• 3.1 階梯波調(diào)制基本概念與數(shù)學模型31-32
• 3.2 MPSO算法及優(yōu)化實現(xiàn)32-35
• 3.2.1 MPSO算法基本原理32-33
• 3.2.2 MPSO算法在MMC中應(yīng)用實現(xiàn)33-35
• 3.3 功率單元電容電壓均衡策略35-37
• 3.4 仿真和實驗驗證37-40
• 3.4.1 仿真驗證37-39
• 3.4.2 實驗驗證39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 4 改進型雙調(diào)制波正弦脈寬調(diào)制策略41-67
• 4.1 傳統(tǒng)雙調(diào)制波CPS-SPWM策略原理41-53
• 4.1.1 雙調(diào)制波CPS-SPWM數(shù)字化實現(xiàn)方案42-45
• 4.1.1.1 DSP-FPGA方案42-44
• 4.1.1.2 DSP ePWM方案44-45
• 4.1.2 仿真驗證45-47
• 4.1.3 實驗驗證47-53
• 4.2 改進型雙調(diào)制波載波移相正弦脈寬調(diào)制策略53-64
• 4.2.1 改進型雙調(diào)制波CPS-SPWM策略原理53-55
• 4.2.2 仿真驗證55-60
• 4.2.3 實驗驗證60-64
• 4.3 本章小結(jié)64-67
• 5 改進型CPS-SPWM在開口變壓器MMC中的應(yīng)用67-75
• 5.1 基于開口變壓器MMC的拓撲結(jié)構(gòu)67-68
• 5.2 基于開口變壓器MMC的基本原理68-70
• 5.3 仿真驗證70-73
• 5.4 本章小結(jié)73-75
• 6 工作總結(jié)及展望75-77
• 6.1 本文工作總結(jié)75-76
• 6.2 研究工作展望76-77
• 參考文獻77-83
• 作者簡歷83-87
• 學位論文數(shù)據(jù)集8

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：1099649