基于MMC的风电并网系统建模与控制策略的研究

发布时间：2020-04-29 05:03

【摘要】：随着新能源产业的快速发展,使得新能源的发电量占电网发电量的比重逐年上升。风力发电作为新能源发电的重要角色,其并网方式一直是国内外研究的重点。基于模块化多电平换流器(MMC)在高压直流(HVDC)传输系统中的并网方式已成为目前大型海上风电场的发展目标。本文以MMC为基础,构建风电并网系统,提出一种最近电平PWM(NL-PWM)调制策略,此方法降低了MMC输出电压的谐波含量;给出了MMC交流侧抑制负序分量的控制策略,使网侧发生不对称故障时,MMC交流侧电流仍保持三相对称。本文所做的主要工作如下:首先,介绍了MMC的拓扑结构,阐述MMC工作原理,着重介绍了MMC两个比较传统的调制策略,即最近电平逼近调制(NLM)和载波移相调制(CPS-PWM),分析其实现原理以及所存在的优点和不足。为了解决由最近电平逼近调制产生的低次谐波问题和由载波移相调制带来的复杂电压控制问题,本文提出一种最近电平PWM(NL-PWM)的调制策略,详细描述了该调制策略的实现方法,并给出了在Matlab/Simulink平台上的仿真验证结果。其次,搭建了基于MMC的风电并网系统模型,进而介绍了系统的运行原理。建立了基于三相静止坐标系下的系统数学模型和基于dq同步旋转坐标系下系统的数学模型,对于系统的整体控制方式选择了双闭环的控制方式,并对双闭环控制器进行了设计。再次,针对电网侧发生不对称故障的情况,基于建立网侧电压对称及不对称时,网侧MMC的数学模型,对网侧电压不对称条件下系统的运行特性进行了详细分析,进而提出了抑制网侧MMC负序分量的方法,实现对系统发生网侧电压不对称故障的控制。最后,当网侧发生不对称故障时对系统控制策略进行仿真验证,仿真结果表明当系统网侧电压发生不对称故障时,该控制策略实现了系统的稳定运行,并且实现了MMC网侧电流三相对称的控制目标。
【图文】：

图 1.2 MMC-HVDC 系统结构图Fig. 1.2 MMC-HVDC system structure如图 1.2 所示为 MMC-HVDC 系统的结构图，图中表示了系统由风机、MMC 和三部分组成，是海上风电比较流行的拓扑结构，世界上各个国家也同时积极开展的项目。例如在中国的上海建设了南汇风电场，在此风电场应用了柔性直流输电

在传统的调制策略基础上提出一种优化的调制策略来适应风电并网系统的要求。2.1 MMC 拓扑结构图 2.1 为 MMC 的拓扑结构示意图，从图中可以看出，基于 MMC 的风电并网系统的拓扑结构采用三相六桥臂模型，模型中 MMC 的各相主要包括上、下两个桥臂，其中每个桥臂包含 2N 个子模块（Sub Module，SM）和 2 个等效电感 L[39]。图 2.1 MMC 的拓扑结构Fig. 2.1 MMC topology由图 2.1 可以看出，MMC 的拓扑结构十分简单，并且由于 MMC 的模块数目比较多，，这样通过子模块数目的增加就可以承受更大的电压，因此，MMC 换流器就可以通过增加或减少子模块的数目来满足不同电压等级的要求。这样做不但方便
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM614

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本文编号：2644253