發(fā)布時(shí)間：2021-08-01 21:31

　　模塊化多電平矩陣換流器（Modular Multilevel Matrix Converter,M³C或MMMC）作為一種新型的ac/ac功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),旨在實(shí)現(xiàn)三相到三相的直接轉(zhuǎn)換,適用于大功率低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)和大功率風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng),在未來(lái)高電壓大功率異步互聯(lián)系統(tǒng)中以及無(wú)源網(wǎng)絡(luò)尤其是海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)有著廣闊的應(yīng)用前景。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,從以下幾個(gè)方面對(duì)M³C在ac/ac系統(tǒng)應(yīng)用中的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入研究:（1）理論研究和仿真分析了3×3型模塊化多電平矩陣換流器（M³C）及六角形模塊化多電平換流器（Hexverter）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與工作原理。首先,介紹了雙αβ0坐標(biāo)變換及M³C在該坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)解耦模型,并進(jìn)一步推導(dǎo)分析其橋臂支路電容電壓和功率矩陣元素在αβ坐標(biāo)系下的物理意義。通過(guò)數(shù)學(xué)分析指出了M³C在等頻率運(yùn)行工況下存在的問(wèn)題,可以通過(guò)施加額外環(huán)流來(lái)抵消其功率分量中的差頻成分;其次,分析建立了Hexverter支路電壓、電流與支路功率的數(shù)學(xué)表達(dá)式,同時(shí)指出兩側(cè)系統(tǒng)無(wú)功功... 

【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：140 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

多電平換流器分類示意圖

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文6圖1.2M3C拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖(a)31型(b)32型(c)22型(d)特殊33型(e)Hexverter圖1.3M3C衍生拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖圖1.3中，M3C衍生拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為：3×1型、32型、22型、特殊33型。其中31型結(jié)構(gòu)即為常見(jiàn)的星形鏈接的鏈?zhǔn)絊TATCOM[33-36];22型即為單相M3C；32型與MMC結(jié)構(gòu)一致，僅其所包含的子模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有區(qū)別(一個(gè)為全橋結(jié)構(gòu)，另一個(gè)為半H橋結(jié)構(gòu))。特殊33型是一種稀疏矩陣式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其拓?fù)淇蛇M(jìn)一步展開(kāi)為圖1.3(e)所示

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文8圖1.4基于M3C的電力電子變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(4)33型圖1.2所示的33型結(jié)構(gòu)為最典型的模塊化多電平矩陣變換器拓?fù)�。該拓�(fù)淇蓪?shí)現(xiàn)直接ac/ac變換，無(wú)須中間環(huán)節(jié)，而且控制自由度多，控制策略靈活。鑒于M3C在低頻控制場(chǎng)合的優(yōu)勢(shì)，目前33型M3C的研究多集中于大功率電機(jī)變頻調(diào)速領(lǐng)域[51-54]。文獻(xiàn)［25，28，29，55］提出將其應(yīng)用于高壓大功率交流電機(jī)調(diào)速場(chǎng)合，并搭建400V,15kW小功率樣機(jī)對(duì)所提出的輸出頻率接近輸入頻率時(shí)的控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。且文獻(xiàn)［55-59］也對(duì)M3C在交流電機(jī)變頻調(diào)速應(yīng)用中各個(gè)頻率段的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示了其在高壓大功率變頻方面的良好性能。另外，近年來(lái)也有學(xué)者提出將該拓?fù)溆糜谌嗟皖l輸電領(lǐng)域[60-61]。目前，關(guān)于該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究處于起步階段。(5)特殊33型(六角形、Hexverter)相比于背靠背型MMC，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的橋臂支路數(shù)量節(jié)省一半，比33型M3C節(jié)省三分之一，因而具備一定的優(yōu)勢(shì)。目前，對(duì)該拓?fù)涞难芯恳延嗅槍?duì)于低頻調(diào)速[62]、統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)[63]等領(lǐng)域。針對(duì)六角形模塊化多電平換流器(Hexverter)的控制理論的研究還不完善，需要進(jìn)一步解決其電容電壓均衡和環(huán)流控制等一系列問(wèn)題。德國(guó)學(xué)者LennartBaruschka和AxelMertens對(duì)Hexverter的工作原理及其應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行一系列的研究工作[37-39,64]，通過(guò)額外疊加直流共模電壓和環(huán)流或者調(diào)整兩側(cè)交流系統(tǒng)無(wú)功使之相等來(lái)補(bǔ)償或者消除橋臂支路之間由于兩側(cè)系統(tǒng)無(wú)功偏差造成的相鄰支路間的功率轉(zhuǎn)移，將Hexverter應(yīng)用到低頻調(diào)速領(lǐng)域[60]，并通過(guò)把Hexverter看作33型M3C的故障運(yùn)行狀態(tài)[65]，提出一種新的控制方法使得M3C在某一支路因故障斷開(kāi)的情況下合理選擇剩余橋臂支路中的六個(gè)橋臂構(gòu)成一個(gè)Hexverter繼續(xù)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)在不停機(jī)的情況下使?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]模塊化多電平矩陣變換器用于輸電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 歐朱建.山東大學(xué) 2018
[2]模塊化多電平矩陣變換器關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 李峰.山東大學(xué) 2016

碩士論文
[1]模塊化多電平矩陣變換器的控制策略研究[D]. 劉健.浙江大學(xué) 2019
[2]基于模塊化多電平矩陣變換器的電力電子變壓器綜合控制策略研究[D]. 吳欽.山東大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3316281