本文關(guān)鍵詞：模塊化多電平變換器最近電平控制分析及改進(jìn)措施研究

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【摘要】：模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter,MMC)擁有高度模塊化結(jié)構(gòu),優(yōu)越的冗余設(shè)計(jì)及控制性能,很強(qiáng)的不平衡運(yùn)行能力,良好的故障穿越及黑啟動(dòng)能力,較低的器件應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn),并且在高壓柔性直流輸電、電能質(zhì)量治理、中高壓大功率的電機(jī)驅(qū)動(dòng)等高壓大功率領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以MMC調(diào)制技術(shù)為主要研究對(duì)象,對(duì)最近電平控制(Nearest Level Control,NLC)方法進(jìn)行了深入的分析和研究。本文采用等效模型的方法,介紹了模塊化多電平變換器的工作原理。推導(dǎo)了NLC方法下MMC等效交流輸出電壓表達(dá)式,并對(duì)其進(jìn)行了深入的分析,具體如下:(1)針對(duì)等效交流輸出電壓電平數(shù)分段解析表達(dá)式不夠完善的問(wèn)題,推導(dǎo)了電平數(shù)關(guān)于控制系統(tǒng)的采樣頻率、子模塊數(shù)、交流電壓調(diào)制比的完整的解析表達(dá)式。并采用數(shù)值計(jì)算的方法,對(duì)電平數(shù)特性進(jìn)行了分析,得到了NLC控制方法下采樣頻率選取的理論依據(jù)。(2)對(duì)輸出電壓波形進(jìn)行了傅里葉分析,推導(dǎo)了基波、諧波詳細(xì)計(jì)算的解析表達(dá)式,并根據(jù)輸出波形基頻周期內(nèi)呈現(xiàn)負(fù)對(duì)稱的特性,對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)化,得到了基波、諧波簡(jiǎn)化計(jì)算的解析表達(dá)式。根據(jù)基波、諧波的解析表達(dá)式,采用數(shù)值計(jì)算的方法,分析了輸出波形的諧波特性以及THD的大小。(3)對(duì)于子模塊數(shù)不多的場(chǎng)合,NLC方法存在著輸出波形諧波含量大,子模塊電容電壓波動(dòng)幅值大等問(wèn)題。因此提出了兩種改進(jìn)方法:一種是基于電平取整值增多的方法,即在常規(guī)NLC取整值中加入0.5的小數(shù)分量的方法;另一種是基于電平數(shù)增多的方法,即在橋臂電感上加入0.5個(gè)電平的方法。兩種方法都能增加輸出波形電平數(shù),從而有效減小諧波含量。對(duì)上述NLC的分析及改進(jìn)方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,并搭建了單相16模塊的MMC整流器,進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了MMC的基本原理以及改進(jìn)型NLC方法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：模塊化多電平變換器 調(diào)制 最近電平控制 電平數(shù) 總諧波畸變
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 課題研究背景與意義9-10
• 1.2 多電平變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)介紹10-14
• 1.3 模塊化多電平變換器研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 模塊化多電平變換器調(diào)制方法介紹15-17
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容17-19
• 2 模塊化多電平變換器原理分析19-30
• 2.1 模塊化多電平變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)19-20
• 2.2 子模塊結(jié)構(gòu)與原理20-24
• 2.3 MMC工作原理24-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 MMC最近電平控制(NLC)的相關(guān)分析30-50
• 3.1 模塊化多電平變換器NLC簡(jiǎn)介30-32
• 3.2 NLC輸出波形電平數(shù)的分析32-41
• 3.3 NLC輸出波形THD分析41-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 4 NLC方法的改進(jìn)50-68
• 4.1 子模塊不多的場(chǎng)合下NLC方法存在的問(wèn)題51-53
• 4.2 電平取整值增多的NLC改進(jìn)方法53-57
• 4.3 電平數(shù)增多的NLC改進(jìn)方法57-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 5 單相MMC整流器的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證68-88
• 5.1 單相MMC整流器主電路設(shè)計(jì)68-74
• 5.2 硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)74-79
• 5.3 實(shí)驗(yàn)79-87
• 5.4 本章小結(jié)87-88
• 6 全文總結(jié)與展望88-90
• 6.1 全文總結(jié)88-89
• 6.2 展望89-90
• 致謝90-91
• 參考文獻(xiàn)91-97
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文目錄97-98
• 附錄2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物圖98

【相似文獻(xiàn)】

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