一种新型MMC结构电力电子变压器控制策略研究

发布时间：2020-11-03 10:35

　　 电力电子变压器是一种多功能的新型智能变压器,不仅可以实现电压变换和隔离,还可以实现交直流电网互联、潮流控制和电能质量调节等智能功能,在配电网中将发挥越来越重要的作用。其中,基于模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)结构的电力电子变压器具有高压直流和低压直流端口,可以有效地接入可再生新能源,实现交直流电网多端口互联和新能源的积极消纳。因此,本文对MMC结构电力电子变压器进行了研究。首先,本文介绍了一种新型MMC结构电力电子变压器的拓扑,分析了该拓扑的工作原理,并建立了 MMC和多有源桥变换器(multiple active bridge,MAB)的数学模型,得到了 MAB具有平衡输入电压和降低输出纹波的特性。其次,在同步旋转坐标系下进行了 MMC的内外控制环设计,其中电流内环分别分析了采用PI控制和无源控制的控制方式;给出了 MAB同步脉冲控制和闭环控制的方式。仿真验证了 MMC电流内环采用无源控制具有更好的性能,得到了 MAB具有良好的子模块电容均压特性,同时也验证了 MAB闭环控制的性能。接着,分析了不平衡电网条件下该新型电力电子变压器的数学模型,并在正序同步旋转坐标系下建立二倍频脉动功率和负序调制波的关系,在此基础上提出了一种功率谐振补偿控制策略,同时针对不同控制目标进行了仿真验证。最后,搭建了基于实时数字仿真器(real time digital simulator,RTDS)的半实物仿真平台,具体包括控制器设计和软件设计。在该测试平台上验证了平衡电网条件下电流内环采用无源控制的可行性。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM41
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 电力电子变压器研究概况
    1.3 MMC结构电力电子变压器研究概况
    1.4 本文的主要工作
2 新型MMC结构电力电子变压器工作原理
    2.1 新型MMC结构电力电子变压器拓扑结构
    2.2 MMC工作原理
        2.2.1 子模块工作原理
        2.2.2 MMC模型分析
        2.2.3 MMC环流分析
    2.3 MAB工作原理
        2.3.1 MAB数学模型分析
        2.3.2 MAB原边侧功率流动分析
        2.3.3 MAB功率流动分析
    2.4 本章小结
3 新型MMC结构电力电子变压器控制策略
    3.1 MMC控制策略
        3.1.1 外环控制器设计
        3.1.2 内环控制器设计
    3.2 MAB控制策略
    3.3 仿真分析
    3.4 本章小结
4 不平衡电网条件下功率谐振补偿控制策略
    4.1 不平衡条件下MMC模型
    4.2 功率谐振补偿控制设计
    4.3 PR调节器和陷波器设计
    4.4 仿真分析
    4.5 本章小结
5 实验
    5.1 测试平台结构
    5.2 软件设计
        5.2.1 软件控制流程
        5.2.2 控制算法设计
    5.3 RTDS模型设计
    5.4 本章小结
6 总结和展望
    6.1 工作总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

【参考文献】

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本文编号：2868461