本文關(guān)鍵詞：MMC電容電壓平衡優(yōu)化算法研究

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【摘要】：模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter, MMC)因具有其他電壓源型換流器(Voltage Source Converter, VSC)無可比擬的技術(shù)優(yōu)勢,將在柔性高壓直流輸電(Voltage Source Converter based HVDC, VSC-HVDC)領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。然而,當MMC橋臂子模塊數(shù)目過于龐大時,采用傳統(tǒng)的基于排序算法的電容電壓平衡控制算法進行子模塊間的電容電壓平衡,將極大地增加控制系統(tǒng)的排序運算量。針對上述問題,首先提出了一種采用分組思想的改進算法,在維持電容電壓動態(tài)平衡的同時,對橋臂子模塊進行分組均壓,降低控制器排序運算量。在此基礎(chǔ)上,進一步優(yōu)化分組形式,提出了一種基于質(zhì)因子分解法的電容電壓平衡算法,最大程度降低排序運算量。并且研究了在RT-Lab實時數(shù)字仿真環(huán)境中大規(guī)模MMC-HVDC系統(tǒng)的建模方法,進而驗證了所提出優(yōu)化算法的可行性與有效性。首先,介紹了MMC基本原理、調(diào)制策略與穩(wěn)態(tài)控制方法,分析了傳統(tǒng)的基于排序算法的電容電壓平衡控制算法作用原理,在此基礎(chǔ)上提出了一種對開關(guān)頻率優(yōu)化的電容電壓平衡控制算法。其次,提出了一種改進的電容電壓平衡方法,該算法對子模塊進行分組均壓,減少參與均壓的子模塊數(shù),并通過所提出的組間電壓平衡算法,維持組間電壓平衡,從而使橋臂內(nèi)子模塊電容電壓維持平衡的同時,減少控制器的運算量,提高模型的仿真速度,并通過定義的排序次數(shù)定量比較了傳統(tǒng)算法與改進算法的排序運算量。再次,在改進算法的基礎(chǔ)上,類比整數(shù)質(zhì)因子分解的思想,進一步優(yōu)化分組形式,提出了一種基于質(zhì)因子分解法的最優(yōu)化算法,即將子模塊按質(zhì)因子分解法形式進行分組,且質(zhì)因子按從大到小的排列順序?qū)虮圩幽K進行多層分組。并且經(jīng)過數(shù)學(xué)推理,證明了采用基于質(zhì)因子分解法的多層分組形式,橋臂完成一次電容電壓全排的排序次數(shù)最少。最后,基于RT-Lab實時數(shù)字仿真環(huán)境中搭建的201電平MMC-HVDC系統(tǒng),對改進算法與基于質(zhì)因子分解法的最優(yōu)化算法進行驗證,仿真結(jié)果表明兩種算法均能實現(xiàn)電容電壓的動態(tài)平衡,并對模型的仿真速度有較大的提高,從而驗證了兩種電容電壓平衡優(yōu)化算法的可行性與有效性。
【關(guān)鍵詞】：模塊化多電平換流器(MMC) 電容電壓平衡 排序次數(shù) 分組策略 質(zhì)因子分解法
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM721.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 直流輸電技術(shù)簡介9-12
• 1.1.1 傳統(tǒng)高壓直流輸電發(fā)展概況9-10
• 1.1.2 柔性直流輸電發(fā)展概況10-12
• 1.2 電壓源換流器拓撲結(jié)構(gòu)介紹12-16
• 1.2.1 兩電平電壓源換流器拓撲結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.2 箝位型多電平電壓源換流器拓撲結(jié)構(gòu)13-14
• 1.2.3 模塊化多電平電壓源換流器拓撲結(jié)構(gòu)14-16
• 1.3 模塊化多電平換流器存在的問題16-17
• 1.4 本課題的主要內(nèi)容和主要工作17-18
• 第2章 模塊化多電平換流器基本工作原理與控制策略18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 模塊化多電平換流器拓撲結(jié)構(gòu)分析18-23
• 2.2.1 子模塊拓撲結(jié)構(gòu)18-21
• 2.2.2 模塊化多電平換流器數(shù)學(xué)模型21-23
• 2.3 模塊化多電平換流器的調(diào)制策略與控制方法23-27
• 2.3.1 模塊化多電平換流器的調(diào)制策略23-24
• 2.3.2 模塊化多電平換流器的控制方法24-27
• 2.4 子模塊電容電壓平衡控制算法及其優(yōu)化27-32
• 2.4.1 傳統(tǒng)子模塊電容電壓平衡控制算法27-28
• 2.4.2 優(yōu)化開關(guān)頻率的子模塊電容電壓平衡控制算法28-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 改進的子模塊電容電壓平衡控制算法33-45
• 3.1 引言33-34
• 3.2 改進的電容電壓平衡控制算法34-37
• 3.2.1 排序次數(shù)34
• 3.2.2 組間電壓平衡算法34-36
• 3.2.3 改進的電容電壓平衡算法36-37
• 3.3 仿真驗證37-44
• 3.3.1 MMC的RT-Lab建模方法研究37-40
• 3.3.2 仿真分析40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 基于質(zhì)因子分解法的電容電壓平衡優(yōu)化算法45-56
• 4.1 引言45
• 4.2 基于質(zhì)因子分解法的電容電壓平衡優(yōu)化算法45-50
• 4.2.1 基于質(zhì)因子分解法的多層分組形式45-47
• 4.2.2 質(zhì)因子分解算法再優(yōu)化47-49
• 4.2.3 電容電壓平衡分組排序的最優(yōu)化方法49-50
• 4.3 硬件實現(xiàn)配置要求50-52
• 4.4 仿真驗證52-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第5章 結(jié)論與展望56-58
• 5.1 本文的主要結(jié)論與創(chuàng)新點56
• 5.2 后續(xù)研究工作展望56-58
• 參考文獻58-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果62-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作64-65
• 致謝65

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 李強;賀之淵;湯廣福;司德亮;鄭斌毅;殷志良;;新型模塊化多電平換流器空間矢量脈寬調(diào)制方法[J];電力系統(tǒng)自動化;2010年22期

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3 劉雋;賀之淵;何維國;包海龍;季蘭蘭;;基于模塊化多電平變流器的柔性直流輸電技術(shù)[J];電力與能源;2011年01期

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本文編號：930466