模块化多电平变换器谐波电压注入控制与电容容值优化方法研究

发布时间：2020-05-28 12:39

【摘要】：模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)因拥有高度模块化、低开关频率、低输出谐波及容量可拓展性等特性,广泛应用于柔性直流输电(VSCHVDC)工程,尤其适用于远距离输电、异步互联、多端输电网络领域。电容作为MMC子模块的核心储能元件,其容值优化问题受到较多关注。利用桥臂环流或是三次谐波电压注入是主要的有效优化手段,但目前的研究主要集中于单一方法,未结合两种方法进行全面系统的研究。本文根据MMC子模块电容电压的波动特性,对其在协同谐波电压注入下的优化方法进行了研究。首先,本文介绍了MMC基本工作原理,建立了基本的等效数学模型,介绍了MMC调制技术和基本控制策略,简述内环电流控制、外环电压控制的原理和设计方法。随后,本文根据形成环流的共模等效回路,明确了环流的主要成分,分析了自然环流、抑制环流及注入环流三种环流控制策略,对比了它们对桥臂电流有效值和电容电压波动的影响情况。并推导了二次谐波电压和二倍频环流的数学模型,得到基于二次谐波电压注入的电容容值优化方法。根据桥臂电流、开关函数得到子模块电容电流表达式,分析子模块电容充放电过程。在该基础上,引入三次谐波注入技术,协调控制二次与三次谐波的幅值与相角,利用遗传算法,提出基于协同谐波电压注入的子模块电容容值优化方法,进一步提升子模块直流电压利用率,降低子模块电容电压波动,并利用仿真验证了理论分析。最后,本文介绍了三相MMC实验平台主电路的设计,介绍了控制电路及子模块电路的设计,搭建实验平台,并应用该三相MMC实验平台验证子模块电容容值优化方法有效性。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46

【参考文献】

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1 郭高朋;胡学浩;温家良;吴广禄;;模块化多电平变流器子模块电容的设计方法[J];中国电机工程学报;2014年30期

2 宋平岗;李云丰;王立娜;王锴;段程亭;;MMC-HVDC电容协同预充电控制策略[J];高电压技术;2014年08期

3 汤广福;贺之渊;庞辉;;柔性直流输电工程技术研究、应用及发展[J];电力系统自动化;2013年15期

4 杨晓峰;林智钦;郑琼林;游小杰;;模块组合多电平变换器的研究综述[J];中国电机工程学报;2013年06期

5 周月宾;江道灼;郭捷;梁一桥;胡鹏飞;;模块化多电平换流器型直流输电系统的启停控制[J];电网技术;2012年03期

6 孔明;邱宇峰;贺之渊;何维国;刘隽;;模块化多电平式柔性直流输电换流器的预充电控制策略[J];电网技术;2011年11期

7 管敏渊;徐政;;MMC型VSC-HVDC系统电容电压的优化平衡控制[J];中国电机工程学报;2011年12期

8 管敏渊;徐政;;模块化多电平换流器型直流输电的建模与控制[J];电力系统自动化;2010年19期

9 屠卿瑞;徐政;管敏渊;郑翔;张静;;模块化多电平换流器环流抑制控制器设计[J];电力系统自动化;2010年18期

10 屠卿瑞;徐政;郑翔;管敏渊;;模块化多电平换流器型直流输电内部环流机理分析[J];高电压技术;2010年02期

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本文编号：2685251