模块化多电平换流器内部能量均衡控制策略研究

发布时间：2017-04-23 15:02

  本文关键词：模块化多电平换流器内部能量均衡控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在交流输电技术日益成熟的同时,高压直流输电(HVDC)技术也随着大功率电力电子器件、高压换流器技术的发展而发展,解决了困扰早期直流输电技术发展的技术难题。近年来围绕VSC-HVDC技术的研究取得了一系列的突破,其中最引人注目的是模块化多电平换流器(Modular Multi-level Converter,MMC)在直流输电工程上的成功应用。MMC-HVDC极大地促进了柔性直流输电技术的发展及其工程推广应用。因此维持模块化多电平换流器内部能量稳定对于MMC-HVDC的正常运行至关重要。本文旨在研究MMC的内部能量动态行为及其附加控制,并在PSCAD/EMTDC中,建立11电平双端MMC-HVDC系统模型并实现其控制策略。内容如下:首先,介绍了MMC的基本拓扑结构和工作原理,并且详细地分析了MMC的运行特性;通过对MMC桥臂电流的分析,阐述了桥臂电流中包含的不同分量对相单元上下桥臂中能量的影响,进而建立MMC的数学模型并分析其子模块电容电压(能量)的动态特性。其次,将瞬时能量与相关物理量的数学关系进行分析,进而分析瞬时能量的波动特性,并将能量波动规律的解析表达式进行多层推导,为MMC-HVDC系统稳定运行提供了有效的控制依据;针对推导出的能量波动解析式,分析MMC内部能量平衡的机理,并提出对应的能量控制策略,重点提出桥臂能量均衡控制器,详细分析其设计过程,最终控制MMC内部电容电压(能量),使得内部能量波动减小并达到稳定,以及在MMC功率运行区间优化的应用。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了双端MMC-HVDC系统模型,并验证了本文所提出能量波动规律的解析式和桥臂能量均衡控制器的准确性和有效性。
【关键词】：模块化多电平换流器 能量平衡 波动规律 抑制方法 差模电流
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM721.1;TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 VSC-HVDC系统概述10-14
• 1.2.1 VSC-HVDC换流器的拓扑10-13
• 1.2.2 VSC-HVDC系统的构成方式13-14
• 1.2.3 VSC-HVDC的技术特点14
• 1.3 MMC-HVDC换流器控制策略的研究现状14-15
• 1.3.1 子模块电容电压平衡控制14-15
• 1.3.2 桥臂能量平衡控制15
• 1.4 本课题的研究内容15-16
• 第2章 MMC的工作原理16-24
• 2.1 模块化多电平换流器拓扑结构16-17
• 2.2 模块化多电平换流器工作原理17-19
• 2.2.1 子模块的工作原理17
• 2.2.2 三相模块化多电平换流器的工作原理17-19
• 2.3 MMC的调制策略19-21
• 2.3.1 最近电平逼近调制策略19-21
• 2.3.2 载波移相调制策略21
• 2.4 MMC运行特性分析21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 MMC数学模型及子模块电容电压动态分析24-35
• 3.1 桥臂电流分析24-28
• 3.2 基于桥臂电流的MMC数学模型28-31
• 3.2.1 MMC桥臂电流中基频分量的线性化方程28-29
• 3.2.2 MMC桥臂电流中直流分量的线性化方程29-30
• 3.2.3 MMC内部二倍环流的线性化方程30-31
• 3.3 MMC的子模块电容电压动态行为分析31-34
• 3.3.1 瞬时电容电压波动与存储能量的关系31-33
• 3.3.2 仿真验证33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 MMC的内部能量平衡机理与均衡控制35-48
• 4.1 MMC的内部能量动态行为分析35-38
• 4.1.1 桥臂电流与能量的关系35-36
• 4.1.2 MMC内部能量波动特性分析36-38
• 4.2 MMC内部能量均衡控制38-43
• 4.2.1 相单元上下桥臂量均衡控制38
• 4.2.2 总的能量平衡机理及控制策略38-39
• 4.2.3 仿真验证39-43
• 4.3 功率运行区间的优化控制43-46
• 4.3.1 MMC功率运行区间的确定43-46
• 4.3.2 功率运行区间的优化方法46
• 4.4 本章小结46-48
• 结论48-49
• 参考文献49-53
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果53-56
• 致谢56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨晓峰;郑琼林;薛尧;林智钦;陈博伟;;模块化多电平换流器的拓扑和工业应用综述[J];电网技术;2016年01期

2 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

3 赵岩;郑斌毅;贺之渊;;南汇柔性直流输电示范工程的控制方式和运行性能[J];南方电网技术;2012年06期

4 周月宾;江道灼;郭捷;梁一桥;胡鹏飞;;模块化多电平换流器子模块电容电压波动与内部环流分析[J];中国电机工程学报;2012年24期

5 韦延方;卫志农;孙国强;郑玉平;俞波;;一种新型的高压直流输电技术——MMC-HVDC[J];电力自动化设备;2012年07期

6 李笑倩;宋强;刘文华;李建国;;采用载波移相调制的模块化多电平换流器电容电压平衡控制[J];中国电机工程学报;2012年09期

7 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

8 董文杰;张兴;刘芳;王付胜;;模块化多电平变流器均压策略研究[J];电力电子技术;2012年02期

9 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

10 赵昕;赵成勇;李广凯;饶宏;黎小林;;采用载波移相技术的模块化多电平换流器电容电压平衡控制[J];中国电机工程学报;2011年21期

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本文编号：322556