【摘要】：隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,多電平變換器及其相關(guān)技術(shù)的研究已逐漸成為高壓大功率電力應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter)作為一種新型的多電平變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì),克服了傳統(tǒng)多電平變換器的不足,其模塊化結(jié)構(gòu)具有良好的可擴(kuò)展性,易于擴(kuò)展到較高的電壓等級(jí)和功率水平。在高壓直流輸電、無功補(bǔ)償?shù)葘?duì)電壓和功率等級(jí)要求較高的場(chǎng)合具有良好的應(yīng)用潛力。本文針對(duì)MMC的控制策略和基于MMC的高壓直流輸電系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了深入研究和分析,主要內(nèi)容包括:(1)本文首先分析了MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理,建立MMC的數(shù)學(xué)模型,分析了MMC的四象限運(yùn)行原理和環(huán)流特性。(2)提出了MMC的兩種預(yù)充電控制方法,解決了直流電容電壓的初始化問題,分析了載波移相控制策略和電容電壓排序控制策略的工作原理,并從輸出相電壓THD、電容電壓波動(dòng)等指標(biāo)對(duì)兩種控制策略進(jìn)行比較,通過仿真結(jié)果證明兩種控制策略具有良好的穩(wěn)態(tài)特性,實(shí)現(xiàn)了直流電容電壓的穩(wěn)定平衡控制。(3)分析了模糊PI控制器的結(jié)構(gòu)和原理,設(shè)計(jì)了基于模糊PI控制器的雙閉環(huán)矢量控制的MMC-HVDC系統(tǒng),通過仿真分析證明了各種工況下,采用模糊PI控制器時(shí)間調(diào)節(jié)速度和系統(tǒng)動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能有了很大提高。(4)分析了MMC-HVDC系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu),在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立了MMC-HVDC系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并提出了適合MMC-HVDC系統(tǒng)的控制策略,設(shè)計(jì)了基于雙閉環(huán)矢量控制的內(nèi)環(huán)電流控制器和外環(huán)電壓控制器。最后,基于Matlab/Simulink仿真軟件,搭建了連接兩端有源網(wǎng)絡(luò)的MMC-HVDC仿真模型,通過分析各種工況下的仿真結(jié)果,證明了所建系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)性能及動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
[Abstract]:With the rapid development of power electronics technology, the research of multilevel converter and its related technology has gradually become the research hotspot in the field of high-voltage and high-power application. As a new topology of multilevel converter, modularized multilevel converter (Modular Multilevel Converter) overcomes the shortcomings of traditional multilevel converter with its unique structural advantages, and its modularized structure has good scalability. Easy to extend to higher voltage levels and power levels. It has good application potential in high voltage DC transmission, reactive power compensation and high demand for voltage and power level. In this paper, the control strategy of MMC and the control strategy of HVDC system based on MMC are deeply studied and analyzed. The main contents are as follows: (1) in this paper, the topology and working principle of MMC are analyzed, and the mathematical model of MMC is established. The four-quadrant operation principle and circulation characteristics of MMC are analyzed. (2) two precharge control methods of MMC are proposed to solve the initialization problem of DC capacitor voltage, and the working principles of carrier phase shift control strategy and capacitor voltage sequencing control strategy are analyzed. The two control strategies are compared in terms of output phase voltage THD and capacitance voltage fluctuation. The simulation results show that the two control strategies have good steady-state characteristics. The stable balance control of DC capacitor voltage is realized. (3) the structure and principle of fuzzy Pi controller are analyzed, and the MMC-HVDC system of double closed loop vector control based on fuzzy Pi controller is designed. Using fuzzy Pi controller to adjust the speed and the dynamic and steady performance of the system has been greatly improved. (4) the control structure of the MMC-HVDC system is analyzed, the mathematical model of the MMC-HVDC system is established in the synchronous rotating coordinate system, and the control strategy suitable for the MMC-HVDC system is proposed. Inner loop current controller and outer loop voltage controller based on double closed loop vector control are designed. Finally, based on the Matlab/Simulink simulation software, the MMC-HVDC simulation model connecting the two ends of active network is built. The simulation results under various operating conditions show that the system has good steady-state performance and dynamic response characteristics.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM46

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本文編號(hào)：2152211