模塊組合多電平變換器(MM)研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，多電平變換器及其控制技術(shù)的研究正逐漸成為高壓大功率電力應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。模塊組合多電平變換器(MMC)以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，克服了傳統(tǒng)多電平變換器的不足，同時(shí)在高壓電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題尤其是負(fù)序問題治理方面具有良好的潛力。本文圍繞MMC的關(guān)鍵技術(shù)、裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其在電能質(zhì)量領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。
　　論文首先分析了MMC的環(huán)流特性及影響環(huán)流的關(guān)鍵因素，建立了MMC的環(huán)流模型，研究結(jié)果表明環(huán)流

2、無法完全消除，可通過改進(jìn)控制策略的方法抑制其中的電壓控制分量；相間環(huán)流的存在表明MMC可通過公共直流母線實(shí)現(xiàn)三相電網(wǎng)之間的有功和無功能量交換，這是MMC實(shí)現(xiàn)負(fù)序電流平衡應(yīng)用的理論基礎(chǔ)。在分析MMC環(huán)流模型基礎(chǔ)上，提出了一種通用環(huán)流抑制策略，可有效抑制環(huán)流對橋臂電流、共模電壓和公共直流母線電流低頻振蕩的影響。接著，論文研究了MMC系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的諧波解析式，提出一種基于改進(jìn)型開關(guān)函數(shù)的諧波抑制策略，能有效抑制橋臂電流中的低次諧波分量，降低對

3、橋臂電感的濾波要求。推導(dǎo)了MMC的數(shù)學(xué)模型，分析了電流解耦控制原理，為進(jìn)一步研究MMC的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性提供了依據(jù)。
　　論文研究了適于MMC特點(diǎn)的脈沖調(diào)制技術(shù)。對直流電壓控制開環(huán)條件下多載波正弦脈寬調(diào)制技術(shù)及脈沖移相技術(shù)應(yīng)用于MMC的輸出特性對比研究表明，載波移相SPWM技術(shù)更適合于MMC的控制。研究了一種雙調(diào)制波載波移相SPWM技術(shù)(DM-CPS-SPWM)及其在MMC中的具體實(shí)現(xiàn)方法，并提出一種載波循環(huán)分布的載波層疊SPW

4、M(CD-ROT-SPWM)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了有功能量在功率單元中的近似平均分配。
　　論文研究了MMC的直流電容電壓控制策略。提出了兩種無需外加直流供電電源的預(yù)充電控制方案，解決了MMC直流電容電壓的同步初始化問題。分析了引起直流電容電壓不平衡的根本原因，研究了一種基于自身平衡控制算法的直流電容電壓控制策略。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該控制方法具有良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性，實(shí)現(xiàn)了直流電容電壓的穩(wěn)定平衡控制。
　　論文同時(shí)研究了MMC裝置系統(tǒng)

5、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問題。分析了MMC主電路參數(shù)的設(shè)計(jì)原則，開發(fā)了兩套MMC樣機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及一套基于DSP和FPGA的數(shù)字化主從式控制系統(tǒng)。
　　最后，論文完成了MMC在電能質(zhì)量治理領(lǐng)域的研究實(shí)例。研究了基于MMC的STATCOM裝置(M-STATCOM)的電路結(jié)構(gòu)、工作原理和控制方案；確定了負(fù)序平衡應(yīng)用下M-STATCOM的容量需求；仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，M-STATCOM不僅可實(shí)現(xiàn)感性/容性無功發(fā)生功能，也可實(shí)現(xiàn)對包括負(fù)序、無功和諧