基于MMC电路的柔性直流输电变换器调制算法研究

发布时间：2018-02-28 20:50

  本文关键词： 模块化多电平 高压直流输电 环流抑制 子模块均压 快速空间矢量调制　出处：《西南交通大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：在柔性直流输电系统中,模块化多电平变换器(Modular Multilevel converter,MMC)可通过模块化级联控制子模块的投入与切除来灵活合成端口输出电压。该结构输出阶跃电压低,输出波形质量较高且故障处理能力强。基于MMC变换器的柔性直流输电电流的控制使得系统无功与有功可独立进行调节和控制,进而可实现异步联网、孤岛供电及新能源等分布式能源入网。本文通过分析MMC变换器工作原理,建立其数学模型并研究了 MMC拓扑的几种改进型调制算法。本文详细工作介绍如下:(1)通过分析模块化多电平变换器基本工作原理来建立其数学模型,在此基础上进行系统环流的推导,并研究正负序环流抑制器对该环流的抑制方法,减轻了开关管的电流应力及消除了直流母线电流低频振荡。(2)以MMC子模块电容电压均衡控制为研究核心,分别采用控制均压与排序均压方法。在控制均压上,通过构建电压电流双闭环并采用比例积分控制器来平衡MMC子模块电容电压。在排序均压上,通过结合最近电平方法,并对桥臂子模块电压进行采样与排序并根据电流方向对相应子模块进行投入与切除以实现子模块电压的平衡。(3)在最近电平逼近调制算法的基础上,引入子模块电压偏移修正量的概念,通过叠加由于系统参数不一致而引起的子模块电压偏移修正量,结合排序均压算法进行子模块均压,解决了传统算法由于系统参数变化所导致的桥臂间子模块均压失效等问题,较好地实现了变换器上下桥臂间子模块电压均衡控制的目的。(4)在MMC子模块电压的均衡控制中,采用快速空间矢量算法(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)进行子模块电压的均衡。该算法通过在扇区判断和矢量作用时间过程的简单加减运算和移位操作,极大的减小了数字控制器的运算量和资源占用,使得在该算法的作用前提下结合排序均压算法实现对MMC系统进行较好地控制。(5)本文通过m语言编程和Matlab/Simulink仿真,采用自动模块生成技术,分别自动生成单桥臂8个、20个子模块和单桥臂40个子模块的背靠背直流输电仿真系统,验证了控制和调制方法的有效性。论文对各部分算法分别进行仿真验证和实验验证。仿真与实验结果共同验证了算法的正确性和有效性,实现了 MMC子模块电容电压的平衡控制与环流抑制且在该算法的作用下系统具有较强的动稳态性能。
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【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM46;TM721.1

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本文编号：1548899