本文關(guān)鍵詞： 多電平換流器 模塊化多電平換流器(MMC) 載波層疊調(diào)制 電壓平衡穩(wěn)定控制算法　出處：《河南理工大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著工業(yè)發(fā)展,能源矛盾日益突出,節(jié)能減排已成為我國重要任務(wù)之一。目前,多電平換流器的研究在高壓大功率領(lǐng)域慢慢成為焦點,傳統(tǒng)換流器拓撲結(jié)構(gòu),無論是二極管鉗位結(jié)構(gòu)、飛跨電容結(jié)構(gòu),還是H級聯(lián)橋結(jié)構(gòu),大都不能很好實現(xiàn)四象限運行,這種換流器不能便捷地應(yīng)用在像礦用提升機等需要快速啟動制動、頻繁正反轉(zhuǎn)的調(diào)速系統(tǒng),且制動能量無法直接回饋給電網(wǎng),不能達到節(jié)能的效果;同時還存在網(wǎng)側(cè)電流波形畸變嚴重、含有大量低次諧波、形成電力公害等問題。本文以模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter,MMC)為研究對象,討論其逆變功能為主,研究其拓撲結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、工作機制和控制算法,實現(xiàn)MMC換流器正常運行,并同過實驗結(jié)果驗證換流器在大功率方面的優(yōu)異性。論文主要研究內(nèi)容:(1)討論了多電平換流器研究史以及研究MMC換流器的意義價值。通過分析MMC的拓撲結(jié)構(gòu)及其工作機制,建立了基于開關(guān)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上對調(diào)制技術(shù)做了深入研究,為實現(xiàn)系統(tǒng)正常運行奠定了理論基礎(chǔ);(2)針對MMC換流器子模塊電容電壓控制這一關(guān)鍵問題,提出基于排序建模法的電容電壓平衡穩(wěn)定控制策略。通過實時檢測子模塊電容電壓并進行排序,根據(jù)每一相上、下橋臂電流方向,對子模塊進行充電、放電或者旁路操作,達到控制電容電壓平衡的目的;基于數(shù)學(xué)建模,設(shè)計閉環(huán)控制器,達到控制電容電壓穩(wěn)定的目的;(3)以Matlab-Simulink及RT-Lab半實物仿真設(shè)備為實驗平臺,仿真結(jié)果顯示換流器運行正常、電容電壓平衡穩(wěn)定,輸出電能質(zhì)量高,諧波含量小,證明了本文提出的載波正負反相層疊調(diào)制技術(shù)與電壓平衡穩(wěn)定控制相結(jié)合的控制策略的可行性。同時設(shè)計了MMC換流器控制系統(tǒng)、主電路以及關(guān)鍵元器件選型。
[Abstract]:With the development of industry, energy contradiction is becoming more and more prominent, energy saving and emission reduction has become an important part of Ren Wuzhi. At present, the research of multilevel converter has gradually become the focus in the field of high voltage and high power. Whether it is diode clamping structure, flying capacitor structure, or H cascade bridge structure, it can't realize the four-quadrant operation well, and the converter can't be used conveniently in mining hoist and need quick start brake. The speed regulation system with frequent positive and inverse rotation, and the braking energy can not be directly fed back to the power grid, can not achieve the effect of energy saving, at the same time, there is serious distortion of the current waveform in the grid side, which contains a large number of low order harmonics. In this paper, the modular multilevel converter Modular Multilevel converter (MMC) is taken as the research object, its inverter function is discussed, and its topology, mathematical model, working mechanism and control algorithm are studied to realize the normal operation of the MMC converter. At the same time, the experimental results show that the converter is superior in high power. In this paper, the research history of multilevel converter and the significance of studying MMC converter are discussed. The topological structure and working mechanism of MMC are analyzed. The mathematical model based on switch function is established, and the modulation technology is deeply studied, which lays a theoretical foundation for realizing the normal operation of the system. (2) aiming at the key problem of capacitor voltage control of MMC converter submodule, The capacitive voltage balance and stability control strategy based on sequencing modeling method is proposed. The capacitor voltage of the sub-module is detected and sorted in real time. According to the current direction of each phase and the lower arm, the submodule is charged, discharged or bypassed. Based on mathematical modeling, the closed-loop controller is designed to achieve the purpose of controlling capacitor voltage stability. The simulation results show that the converter is running normally on the platform of Matlab-Simulink and RT-Lab hardware-in-the-loop simulation equipment. The capacitance voltage balance is stable, the output power quality is high, the harmonic content is small, The feasibility of combining the carrier positive and negative stack modulation technique with the voltage balance stability control is proved, and the MMC converter control system, main circuit and key components are designed.
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM46

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本文編號：1504570