MMC子模块多目标冗余优化配置方法研究

发布时间：2021-01-01 20:26

　　模块化多电平换流器（modularized multilevel converter,MMC）以其独特的技术优势,已成为现今高压直流输电（high voltagedirect current,HVDC）建设当中的首选换流器。MMC子模块（Sub-Module,SM）电容电压决定了系统直流侧的输出电压水平,子模块的投切也直接影响了 MMC的工作状态。子模块数量随着系统电压等级升高而逐步增多,在运行过程中出现模块故障的情况是不可避免的,为了减少子模块故障对系统输出特性的影响,须要配置相应的冗余模块。冗余子模块是保证整个系统稳定性的重要基础,然而冗余度过高会导致系统运维成本加大,并使冗余子模块使用效率降低,增加系统损耗;冗余度过低则无法保证整个系统的可靠性。因此,分析现有的子模块冗余策略并提出效益优化的子模块冗余配置方法是有必要的。首先,研究了 MMC拓扑结构、工作原理以及MMC的数学模型。全方位分析换流器的控制策略,主要针对不同的调制方法所存在的优势和不足进行了分析,并且针对不同的冗余子模块备用方式对系统所造成的影响进行了研究,为搭建MMC系统冗余运行状态的PSCAD仿真模型奠定了理论基础... 

【文章来源】：东北电力大学吉林省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 本课题的研究背景与意义
    1.2 国内外研究动态
        1.2.1 MMC的发展现状
        1.2.2 MMC子模块冗余配置研究现状
        1.2.3 MMC冗余系统控制策略研究现状
    1.3 本课题研究内容
第2章 MMC工作原理及子模块冗余拓扑分析
    2.1 MMC的工作原理
        2.1.1 子模块的拓扑及工作原理
        2.1.2 三相MMC工作原理及运行特性
    2.2 MMC电流输出方程
    2.3 MMC系统调制方式研究
        2.3.1 最近电平逼近调制（NLM）
        2.3.2 空间矢量脉宽调制（SVPWM）
        2.3.3 载波移相脉宽调制（CPS-SPWM）
    2.4 MMC冗余结构与原理
        2.4.1 冗余拓扑结构
        2.4.2 冗余子模块备用模式
        2.4.3 优化动态冗余方案
    2.5 本章小结
第3章 MMC系统冗余运行下稳定性控制
    3.1 基于均压算法的MMC系统冗余运行调制策略改进
    3.2 MMC冗余运行系统环流抑制
    3.3 MMC冗余运行系统电容电压均衡控制
        3.3.1 传统电容电压均衡策略
        3.3.2 基于环流分析的电容电压均衡控制策略
    3.4 仿真验证
    3.5 本章小结
第4章 MMC子模块冗余指标的构建
    4.1 MMC可靠性目标下冗余配置分析
        4.1.1 基于威布尔（Weibull）分布的MMC故障率建模
        4.1.2 考虑寿命损耗的MMC可靠性模型
        4.1.3 仿真验证
    4.2 子模块利用率目标下冗余配置分析
    4.3 MMC能耗目标下冗余配置分析
        4.3.1 MMC功率损耗的组成
        4.3.2 MMC通态功率损耗
        4.3.3 MMC开通及关断损耗
    4.4 本章小结
第5章 基于粒子群算法的子模块多目标优化冗余配置方法
    5.1 粒子群算法基本原理
    5.2 基于PSO算法的冗余子模块多目标优化配置
        5.2.1 建立MMC冗余子模块配置的优化函数
        5.2.2 不确定动态多目标优化方程实现过程
    5.3 仿真验证
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文
致谢



本文编号：2951942