本文關(guān)鍵詞：MMC多層次仿真技術(shù)及其應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：相對(duì)于傳統(tǒng)的基于晶閘管的端對(duì)端直流輸電,基于電壓源換流器(Voltage Source Convertor, VSC)的多端直流輸電(Multi-Terminal Direct Current, MTDC)與直流電網(wǎng)(DC Grid),能夠?qū)崿F(xiàn)四象限運(yùn)行,多電源供電和多落點(diǎn)受電,在區(qū)域電網(wǎng)異步互聯(lián)及可再生能源并網(wǎng)方面優(yōu)勢(shì)明顯。MMC作為一種最有前途的高壓大容量換流器拓?fù)?受到了人們的極大關(guān)注,其優(yōu)勢(shì)包括：采用模塊化設(shè)計(jì),其電壓等級(jí)很容易擴(kuò)展；采用冗余設(shè)計(jì),其可靠性大幅提高；其開(kāi)關(guān)頻率較低,因此,其開(kāi)關(guān)損耗較�。徊捎枚嚯娖皆O(shè)計(jì),其輸出的交流電壓畸變率很低；不需要交流濾波器。本文以電壓源換流器為基礎(chǔ),研究了MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)原理,基于子模塊和子模塊組的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及閉鎖、半閉鎖和解閉鎖狀態(tài),提出了子模塊和子模塊組的等效電路以及數(shù)學(xué)模型,通過(guò)其等效電路及數(shù)學(xué)模型,可以模擬子模塊和子模塊組的閉鎖、半閉鎖和解閉鎖工作狀態(tài),并對(duì)其等效電路和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化。在此基礎(chǔ)上,建立了MMC的五種不同簡(jiǎn)化程度的仿真模型,在研究MMC時(shí),可以根據(jù)不同的研究目標(biāo),選用不同簡(jiǎn)化程度的仿真模型�；贛MC的不同簡(jiǎn)化程度的仿真模型,分別研究了：1.MMC的啟動(dòng)充電,提出了半閉鎖充電過(guò)程,可以將MMC的電容電壓充到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的電壓值,使MMC的交流側(cè)電流在解閉鎖后沒(méi)有過(guò)沖,沒(méi)有畸變；2.研究了MMC的分組調(diào)制算法,提出了取整修正量移位算法,該算法能夠?qū)崿F(xiàn)類(lèi)似于載波移相的效果,此外,還研究了子模塊組之間的電壓平衡原理以及控制方法；3.研究了MMC中橋臂之間的環(huán)流電流產(chǎn)生的原因,根據(jù)環(huán)流分量的等效電路,研究了環(huán)流分量的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型、靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型和二倍頻旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)這三種數(shù)學(xué)模型,提出了三種不同的環(huán)流抑制算法；4.研究了子模塊電容的設(shè)計(jì)方法,根據(jù)MMC穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功率特性,推導(dǎo)出了電容電壓的解析袁達(dá)式,通過(guò)曲線擬合的方法,求出了電容電壓波動(dòng)分量幅值的解析表達(dá)式,進(jìn)而得出了電容電壓的設(shè)計(jì)方程；5.基于MMC的簡(jiǎn)化模型,參考舟山五端直流輸電系統(tǒng)的參數(shù),搭建了五端直流輸電系統(tǒng),研究了五端直流輸電系統(tǒng)的功率平衡與電壓控制策略：包括主從控制,下垂控制,裕度控制,下垂裕度混合控制。在研究不同問(wèn)題時(shí),采用了不同簡(jiǎn)化程度的仿真模型,在保證仿真精度的前提下,大大提高了仿真速度。
【關(guān)鍵詞】：模塊化多電平換流器 多端直流輸電 仿真模型 充電控制 子模塊分組調(diào)制 環(huán)流抑制 子模塊電容設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)電力科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN34;TM721.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 直流輸電的發(fā)展12-16
• 1.1.1 傳統(tǒng)高壓直流輸電的發(fā)展12-13
• 1.1.2 柔性直流輸電的發(fā)展13-16
• 1.2 MMC-HVDC的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 MMC-HVDC的建模與仿真技術(shù)16
• 1.2.2 MMC-HVDC的電壓調(diào)制16-17
• 1.2.3 MMC-HVDC的啟動(dòng)過(guò)程17-18
• 1.3 本文所做的工作18-24
• 第2章 VSC的原理與控制24-42
• 2.1 VSC的數(shù)學(xué)模型24-28
• 2.2 VSC的控制28-40
• 2.2.1 內(nèi)環(huán)電流控制28-31
• 2.2.2 鎖相環(huán)31-34
• 2.2.3 兩電平換流器及其調(diào)制34-36
• 2.2.4 MMC的拓?fù)浼霸?/span>36-37
• 2.2.5 HMC的拓?fù)浼霸?/span>37-39
• 2.2.6 控制框圖39-40
• 2.3 本章小結(jié)40-42
• 第3章 MMC的多層次仿真技術(shù)42-58
• 3.1 MMC的穩(wěn)態(tài)分析42-45
• 3.1.1 直流分量44
• 3.1.2 交流分量44
• 3.1.3 能量平衡44-45
• 3.2 MMC的暫態(tài)分析及多層次建模45-56
• 3.2.1 半橋子模塊的結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型46-47
• 3.2.2 半橋子模塊的等效電路和數(shù)學(xué)模型47-48
• 3.2.3 半橋子模塊組的結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型48-49
• 3.2.4 半橋子模塊組的等效電路和數(shù)學(xué)模型49-51
• 3.2.5 MMC的仿真模型51-53
• 3.2.6 充電過(guò)程的仿真53
• 3.2.7 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過(guò)程的仿真53-55
• 3.2.8 直流故障的仿真55-56
• 3.2.9 仿真步長(zhǎng)的影響56
• 3.2.10 結(jié)論56
• 3.3 本章小結(jié)56-58
• 第4章 MMC多層次仿真技術(shù)的應(yīng)用58-98
• 4.1 MMC啟動(dòng)充電控制58-66
• 4.1.1 交流側(cè)閉鎖充電過(guò)程60-61
• 4.1.2 交流側(cè)半閉鎖充電過(guò)程61-62
• 4.1.3 直流側(cè)閉鎖充電過(guò)程62-63
• 4.1.4 直流側(cè)半閉鎖充電過(guò)程63-64
• 4.1.5 仿真驗(yàn)證64-66
• 4.1.6 結(jié)論66
• 4.2 MMC電壓調(diào)制66-80
• 4.2.1 載波移相脈沖寬度調(diào)制68-69
• 4.2.2 最近電平逼近與分組調(diào)制69-70
• 4.2.3 參考電壓取整70-71
• 4.2.4 觸發(fā)脈沖分配71-73
• 4.2.5 分組階梯波調(diào)制73-74
• 4.2.6 子模塊組的均壓原理74-75
• 4.2.7 取整修正量移位算法75-76
• 4.2.8 仿真算例76-77
• 4.2.9 子模塊組均壓控制的實(shí)現(xiàn)77-78
• 4.2.10 仿真結(jié)果78-80
• 4.2.11 結(jié)論80
• 4.3 MMC的環(huán)流抑制80-89
• 4.3.1 子模塊電容電壓中的波動(dòng)分量81-82
• 4.3.2 子模塊電容電壓的交流分量對(duì)輸出電壓的影響82-85
• 4.3.3 環(huán)流抑制方法185-86
• 4.3.4 環(huán)流抑制方法286-88
• 4.3.5 環(huán)流抑制方法388-89
• 4.3.6 結(jié)論89
• 4.4 MMC子模塊電容的設(shè)計(jì)89-96
• 4.4.1 MMC橋臂的功率特性89-91
• 4.4.2 電容電壓的解析表達(dá)式91-92
• 4.4.3 電容電壓波動(dòng)分量的幅值92-94
• 4.4.4 仿真驗(yàn)證94-95
• 4.4.5 結(jié)論95-96
• 4.5 本章小結(jié)96-98
• 第5章 MMC多層次仿真技術(shù)在MTDC中的應(yīng)用98-118
• 5.1 MTDC的功率平衡與電壓控制策略98-107
• 5.1.1 主從控制99-101
• 5.1.2 電壓下垂控制101-103
• 5.1.3 電壓裕度控制103-107
• 5.1.4 電壓裕度下垂混合控制107
• 5.2 直流輸電系統(tǒng)的直流故障107-111
• 5.3 MTDC的仿真驗(yàn)證111-115
• 5.3.1 三端運(yùn)行113
• 5.3.2 五端運(yùn)行——裕度控制1113-114
• 5.3.3 五端運(yùn)行——裕度控制2114
• 5.3.4 五端運(yùn)行——下垂控制114-115
• 5.4 本章小結(jié)115-118
• 第6章 結(jié)論與展望118-124
• 6.1 全文的工作成果及結(jié)論118-121
• 6.2 工作展望121-124
• 參考文獻(xiàn)124-131
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和申請(qǐng)的專(zhuān)利131-132
• 致謝132

【參考文獻(xiàn)】

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1 張靜;徐政;陳海榮;;VSC-HVDC系統(tǒng)啟動(dòng)控制[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2009年09期

2 管敏淵;徐政;;兩電平VSC-HVDC系統(tǒng)直流側(cè)接地方式選擇[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2009年05期

3 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(diào)制策略[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2010年02期

4 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(shè)計(jì)[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2010年18期

5 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(dòng)化;2010年19期

6 邵文君;宋強(qiáng);劉文華;;輕型直流輸電系統(tǒng)的不對(duì)稱故障控制策略[J];電網(wǎng)技術(shù);2009年12期

7 李強(qiáng);賀之淵;湯廣福;包海龍;王熙駿;王韌;;新型模塊化多電平換流器空間矢量脈寬調(diào)制的通用算法[J];電網(wǎng)技術(shù);2011年05期

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9 陳海榮;張靜;潘武略;;電壓源換流器型直流輸電系統(tǒng)的啟動(dòng)控制[J];高電壓技術(shù);2009年05期

10 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(nèi)部環(huán)流機(jī)理分析[J];高電壓技術(shù);2010年02期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 陳霄;直流電網(wǎng)物理仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析[D];華北電力大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：MMC多層次仿真技術(shù)及其應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：392932