本文關鍵詞：基于MMC的直流輸電系統(tǒng)控制策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：柔性高壓直流輸電(Flexible High Voltage Direct Current, HVDC-Flexible)技術經過十幾年的發(fā)展,特別是近幾年實際工程應用不斷增加,積累了大量運行經驗,其技術與工程上的可行性和優(yōu)越性體現(xiàn)得非常明顯。目前,柔性直流輸電項目多采用兩電平、三電平電壓源換流器(Voltage Source Converter, VSC).為提高電壓等級,換流閥由大量功率器件串聯(lián)構成,技術復雜,同時控制中需要解決靜態(tài)和動態(tài)均壓問題,換流器輸出電壓諧波大,需要配置大容量的濾波裝置。 模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter, MMC)采用模塊化設計,避免了開關器件的直接串聯(lián)；輸出電壓波形接近正弦波,無需變壓器與大容量濾波裝置；器件的平均開關頻率很低,損耗明顯減小,使柔性直流輸電可以在更高功率范圍應內應用。至2011年底,已有兩項實際工程投入運行�？梢灶A見,MMC-HVDC將會得到快速發(fā)展,改變前期柔性直流領域被ABB一家獨占的市場格局。因此,對MMC-HVDC的研究有重要的實際應用價值。本課題針對MMC在柔性直流輸電中的控制做了系統(tǒng)研究,主要研究內容如下： MMC的橋臂由大量子模塊串聯(lián)而成,確保子模塊懸浮電容電壓穩(wěn)定是MMC正常工作的關鍵。本文在分析MMC工作原理的基礎上,研究了電容電壓的波動規(guī)律,給出了電容電壓的平衡控制方法。該方法實時監(jiān)測電容電壓,根據(jù)電壓值對子模塊進行排序。橋臂電流為正時,投入電壓低的模塊,為電容充電；橋臂電流為負時,投入電壓高的模塊,為電容放電。以此確保能量在子模塊間平均分布,電容電壓保持在正常波動范圍內,為系統(tǒng)正常運行提供基礎。 在交流系統(tǒng)對稱的條件下,建立單端換流站的數(shù)學模型�；诖�,本文通過電路分析,得到MMC的等效電路,該結構與傳統(tǒng)VSC交流側的電氣特性相同,因此可以將傳統(tǒng)VSC控制中的雙閉環(huán)直接電流控制策略應用于MMC的控制,從而簡化了換流站控制器的設計。 實際運行中,電網電壓可能出現(xiàn)不平衡故障,為保證系統(tǒng)安全運行,對控制策略進行了改進。本文從瞬時對稱分量理論出發(fā),建立了MMC的正負序數(shù)學模型,設計了雙序電流控制器。為保正系統(tǒng)順利啟動,文中給出了完整的啟動步驟。 在MATLAB中搭建了11電平的雙端MMC-HVDC模型,通過仿真,證實電容的均壓控制方法、系統(tǒng)啟動方法、直接電流控制策略、針對電網不平衡設計的雙序電流控制器是有效的,能夠達到預期控制效果。同時仿真中優(yōu)化了電容平衡算法,大大降低了開關頻率。最后設計了MMC-HVDC實驗平臺,包括由主控板、信號處理分配板等組成的控制板件及模擬MMC主電路的物理模型,給出了部分原理圖。
【關鍵詞】：柔性直流輸電 模塊化多電平換流器 電壓平衡控制 直接電流控制策略 電網不平衡
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM721.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 直流輸電技術介紹8-9
• 1.1.1 直流輸電技術的發(fā)展8-9
• 1.1.2 柔性直流輸電的優(yōu)勢9
• 1.2 模塊化多電平換流器介紹9-11
• 1.2.1 MMC的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 MMC在直流輸電中的應用10-11
• 1.3 課題的研究意義11-12
• 1.4 論文的主要內容12-13
• 2 模塊化多電平換流器13-24
• 2.1 MMC的工作原理與數(shù)學模型13-16
• 2.1.1 MMC的工作原理13-15
• 2.1.2 MMC的數(shù)學模型15-16
• 2.2 MMC的瞬時功率分析16-17
• 2.3 MMC直流電壓的控制17-23
• 2.3.1 MMC電容參數(shù)的計算18
• 2.3.2 MMC的電容穩(wěn)壓控制策略18-23
• 2.4 小結23-24
• 3 MMC-HVDC的控制策略24-41
• 3.1 MMC-HVDC的基本控制方式24
• 3.2 MMC-HVDC換流站的控制策略24-31
• 3.2.1 電流環(huán)控制器的設計26-28
• 3.2.2 外環(huán)控制器的設計28-30
• 3.2.3 系統(tǒng)啟動時換流站的控制方法30-31
• 3.3 MMC-HVDC在電網不平衡時的控制策略31-39
• 3.3.1 三相不對稱電量的對稱分量32-33
• 3.3.2 電網不平衡下鎖相環(huán)的設計33-37
• 3.3.3 雙序電流控制器的設計37-39
• 3.4 小結39-41
• 4 MMC-HVDC系統(tǒng)控制策略仿真41-59
• 4.1 直接電流控制策略的仿真41-52
• 4.1.1 電流開環(huán)穩(wěn)態(tài)仿真41-47
• 4.1.2 電流閉環(huán)仿真47-49
• 4.1.3 功率(電壓)與電流雙閉環(huán)仿真49-52
• 4.2 MMC-HVDC的啟動過程仿真52-56
• 4.3 電網不平衡時控制策略仿真56-58
• 4.4 小結58-59
• 5 控制系統(tǒng)與物理模型設計59-68
• 5.1 控制系統(tǒng)設計59-64
• 5.1.1 主控板59-63
• 5.1.2 信號處理分配板63-64
• 5.2 物理模型設計64-68
• 5.2.1 物理模型的意義64
• 5.2.2 功能描述與電路設計64-68
• 6 結論與展望68-69
• 6.1 本文工作總結68
• 6.2 后續(xù)工作68-69
• 參考文獻69-72
• 在學研究成果72-73
• 致謝73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 屠卿瑞;徐政;鄭翔;張靜;;一種優(yōu)化的模塊化多電平換流器電壓均衡控制方法[J];電工技術學報;2011年05期

2 劉鐘淇;宋強;劉文華;;新型模塊化多電平變流器的控制策略研究[J];電力電子技術;2009年10期

3 劉鐘淇;宋強;劉文華;;采用MMC變流器的VSC-HVDC系統(tǒng)故障態(tài)研究[J];電力電子技術;2010年09期

4 管敏淵;徐政;屠卿瑞;潘偉勇;;模塊化多電平換流器型直流輸電的調制策略[J];電力系統(tǒng)自動化;2010年02期

5 劉鐘淇;宋強;劉文華;;基于模塊化多電平變流器的輕型直流輸電系統(tǒng)[J];電力系統(tǒng)自動化;2010年02期

6 屠卿瑞;徐政;管敏淵;鄭翔;張靜;;模塊化多電平換流器環(huán)流抑制控制器設計[J];電力系統(tǒng)自動化;2010年18期

7 管敏淵;徐政;;模塊化多電平換流器型直流輸電的建模與控制[J];電力系統(tǒng)自動化;2010年19期

8 管敏淵;徐政;;模塊化多電平換流器子模塊故障特性和冗余保護[J];電力系統(tǒng)自動化;2011年16期

9 屠卿瑞;徐政;鄭翔;管敏淵;;模塊化多電平換流器型直流輸電內部環(huán)流機理分析[J];高電壓技術;2010年02期

10 皇甫成;賀之淵;湯廣福;阮江軍;王燕;;交流電網不平衡情況下電壓源換相直流輸電系統(tǒng)的控制策略[J];中國電機工程學報;2008年22期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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  本文關鍵詞：基于MMC的直流輸電系統(tǒng)控制策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：394272