有源前端MMC多阶段模型预测直接功率控制研究
发布时间:2021-02-10 21:29
近年来,模块化多电平变流器(Modular multilevel converter,MMC)因其可拓展性强、谐波特性好、故障穿越能力强等优点,在高压直流输电、大功率电机拖动、电能质量治理等领域受到广泛关注。本文以有源前端MMC为研究对象,以有限控制集模型预测控制为突破工具,综合瞬时功率补偿策略,研究了平衡和不平衡工况下MMC的高性能控制问题。论文的主要工作如下:第一,针对模型预测控制存在的在线计算量大、权重因子选择困难的问题,提出了一种多阶段快速模型预测直接功率控制策略。独立设计MMC各控制目标的评价函数以取消控制过程中的权重因子,将输出电平限制到邻近值,缩小有限控制集,从而能够减少算法的计算时间。仿真分析表明所提策略能够以较低的计算负担取得和传统模型预测控制方法相近的性能,且避免了权重因子的选择。第二,针对模型预测控制中过高的开关频率增加变流器功率器件损耗,降低其效率的问题,提出一种基于级联结构的低开关频率运行策略,将子模块电容电压平衡环节分为均压和限制开关频率两个部分,独立设计评价函数,两个评价函数顺序执行,从而取消了单评价函数中的权重因子。仿真结果表明所提策略能够有效地抑制MM...
【文章来源】:大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】:85 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
图1.2中点钳位型三电平变流器拓扑结构??Fig.?1.2?Topology?of?three-level?NPC?converter??
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???戈2一匕3?叉―13?s‘:?一匕3???h??――C??+?+?+??中?<?-I?宁r.?—I?=p?('??JL?s^\^}?^〇^tj?s^kj??'s'-i?jl?J3?sM〇jlijU??图1.?3飞跨电容型三电平变流器拓扑结构??Fig.?1.3?Topology?of?three-level?FC?converter??2)飞跨电容型多电平变流器??飞跨电容型变流器是在中点钳位型变流器上的进一步发展,该结构采用悬浮电容来??取代钳位二极管对主电路中的功率器件进行钳位,因此在一定程度上简化了变流器电气??拓扑结构n5],典型的飞跨电容型三电平变流器拓扑结构如图1.3所示。由于飞跨电容型??变流器对于同一输出电平存在不同的冗余开关状态,因此没有电容中点电位不平衡的问??题。然而随着输出电平的增多,大量悬浮电容的引入导致系统封装困难,不利于工业生??产,降低系统的功率密度和可靠性。另一方面,大量的电容需要预充电到额定值,电容??电压的平衡问题导致飞跨电容型多电平变流器的控制较为复杂??s.,一?6??F?p--^?UH-T?F?_?U,-T?=??s,,:〇jis3?s1^3?5,,〇jk3?5m〇jk3?s:〇jI^3?5,4〇jk3??V.;-.?t????L\r.?r?1_J?U?r????S?心。S,,〇Jtj?S?y〇Jk3?5,6<>Jtj??图1.?4级联H桥型五电平变流器拓扑结构??Fig.?1.4?Topology?of?five-level?CHB?converter??3)
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???戈2一匕3?叉―13?s‘:?一匕3???h??――C??+?+?+??中?<?-I?宁r.?—I?=p?('??JL?s^\^}?^〇^tj?s^kj??'s'-i?jl?J3?sM〇jlijU??图1.?3飞跨电容型三电平变流器拓扑结构??Fig.?1.3?Topology?of?three-level?FC?converter??2)飞跨电容型多电平变流器??飞跨电容型变流器是在中点钳位型变流器上的进一步发展,该结构采用悬浮电容来??取代钳位二极管对主电路中的功率器件进行钳位,因此在一定程度上简化了变流器电气??拓扑结构n5],典型的飞跨电容型三电平变流器拓扑结构如图1.3所示。由于飞跨电容型??变流器对于同一输出电平存在不同的冗余开关状态,因此没有电容中点电位不平衡的问??题。然而随着输出电平的增多,大量悬浮电容的引入导致系统封装困难,不利于工业生??产,降低系统的功率密度和可靠性。另一方面,大量的电容需要预充电到额定值,电容??电压的平衡问题导致飞跨电容型多电平变流器的控制较为复杂??s.,一?6??F?p--^?UH-T?F?_?U,-T?=??s,,:〇jis3?s1^3?5,,〇jk3?5m〇jk3?s:〇jI^3?5,4〇jk3??V.;-.?t????L\r.?r?1_J?U?r????S?心。S,,〇Jtj?S?y〇Jk3?5,6<>Jtj??图1.?4级联H桥型五电平变流器拓扑结构??Fig.?1.4?Topology?of?five-level?CHB?converter??3)
本文编号:3028016
【文章来源】:大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】:85 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
图1.2中点钳位型三电平变流器拓扑结构??Fig.?1.2?Topology?of?three-level?NPC?converter??
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???戈2一匕3?叉―13?s‘:?一匕3???h??――C??+?+?+??中?<?-I?宁r.?—I?=p?('??JL?s^\^}?^〇^tj?s^kj??'s'-i?jl?J3?sM〇jlijU??图1.?3飞跨电容型三电平变流器拓扑结构??Fig.?1.3?Topology?of?three-level?FC?converter??2)飞跨电容型多电平变流器??飞跨电容型变流器是在中点钳位型变流器上的进一步发展,该结构采用悬浮电容来??取代钳位二极管对主电路中的功率器件进行钳位,因此在一定程度上简化了变流器电气??拓扑结构n5],典型的飞跨电容型三电平变流器拓扑结构如图1.3所示。由于飞跨电容型??变流器对于同一输出电平存在不同的冗余开关状态,因此没有电容中点电位不平衡的问??题。然而随着输出电平的增多,大量悬浮电容的引入导致系统封装困难,不利于工业生??产,降低系统的功率密度和可靠性。另一方面,大量的电容需要预充电到额定值,电容??电压的平衡问题导致飞跨电容型多电平变流器的控制较为复杂??s.,一?6??F?p--^?UH-T?F?_?U,-T?=??s,,:〇jis3?s1^3?5,,〇jk3?5m〇jk3?s:〇jI^3?5,4〇jk3??V.;-.?t????L\r.?r?1_J?U?r????S?心。S,,〇Jtj?S?y〇Jk3?5,6<>Jtj??图1.?4级联H桥型五电平变流器拓扑结构??Fig.?1.4?Topology?of?five-level?CHB?converter??3)
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???戈2一匕3?叉―13?s‘:?一匕3???h??――C??+?+?+??中?<?-I?宁r.?—I?=p?('??JL?s^\^}?^〇^tj?s^kj??'s'-i?jl?J3?sM〇jlijU??图1.?3飞跨电容型三电平变流器拓扑结构??Fig.?1.3?Topology?of?three-level?FC?converter??2)飞跨电容型多电平变流器??飞跨电容型变流器是在中点钳位型变流器上的进一步发展,该结构采用悬浮电容来??取代钳位二极管对主电路中的功率器件进行钳位,因此在一定程度上简化了变流器电气??拓扑结构n5],典型的飞跨电容型三电平变流器拓扑结构如图1.3所示。由于飞跨电容型??变流器对于同一输出电平存在不同的冗余开关状态,因此没有电容中点电位不平衡的问??题。然而随着输出电平的增多,大量悬浮电容的引入导致系统封装困难,不利于工业生??产,降低系统的功率密度和可靠性。另一方面,大量的电容需要预充电到额定值,电容??电压的平衡问题导致飞跨电容型多电平变流器的控制较为复杂??s.,一?6??F?p--^?UH-T?F?_?U,-T?=??s,,:〇jis3?s1^3?5,,〇jk3?5m〇jk3?s:〇jI^3?5,4〇jk3??V.;-.?t????L\r.?r?1_J?U?r????S?心。S,,〇Jtj?S?y〇Jk3?5,6<>Jtj??图1.?4级联H桥型五电平变流器拓扑结构??Fig.?1.4?Topology?of?five-level?CHB?converter??3)
本文编号:3028016
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3028016.html