基于子模块组合的模块化多电平变换器空间矢量调制策略研究

发布时间：2021-06-13 23:06

　　模块化多电平变换器（Modular Multilevel Converter,MMC）具有高度模块化、开关频率低、功率等级扩展方便的优点,在中高压场合有很大的应用潜力。目前,MMC已在直流输电领域取得了良好的发展和应用,但是在中高压电机驱动领域的应用,还有许多值得进一步研究的地方。例如,在中高压电机驱动场合,要求调制策略有很好的变频特性,并且易于数字化实现。空间矢量调制策略作为一种直接跟踪磁链的调制方法,非常适合应用于变频场合,但是其调制复杂度却随着MMC子模块数量增加而剧增,为此本文针对MMC空间矢量调制策略进行相关研究。本文研究并提出了一种简化的应用于MMC的空间矢量调制方法。论文首先将同侧桥臂单子模块进行组合,形成新的控制对象,本文称其为子单元。每个子单元中的三个子模块分别来源于三相桥臂,其结构与两电平电压源变换器类似,因而可以将两电平空间矢量调制策略应用于每个子单元。为了达到更好的多电平输出效果,论文中将各子单元采样时刻相互错开,各子单元根据自身采样值独立调制,使同一桥臂各子单元的合成矢量与多电平空间矢量相似,保证了MMC良好的磁链跟踪效果,提高了MMC的等效开关频率和直流电压... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

三相MMC主电路拓扑及子模块拓扑

对于半桥结构子模块的MMC,每个子模块的工作状态有投入、切出和闭锁三种模式。MMC正是通过有规律地控制每个桥臂各个子模块的工作状态,从而控制每个桥臂的电压,最终得到所需要的输出波形。半桥结构子模块如图1.2所示,包含2个内部带反并联二极管的IGBT(T1,T2,D1,D2),1个直流电容(C)。以子模块电流从A点流入,B点流出为正方向,每个子模块根据T1、T2开关状态不同,有6种不同的工作状态,如图1.3所示。

状态6:电流方向为负,T1关断,T2关断。电流依次经过端口B、反并联二极管D2和端口A,此时电容C电压不变,子模块对外输出电压UAB=0,为切出状态。综上所述,可以得到T1、T2在不同开关状态下,对应不同电流方向,子模块端口对外输出电压情况和子模块电容充放电状态,如表1.1所示。因此,MMC通过上、下桥臂子模块的配合投入、切出,产生阶梯型的桥臂电压,最终得到多电平交流输出。

【参考文献】：
期刊论文
[1]模块化多电平高压变频技术研究综述[J]. 徐殿国,李彬彬,周少泽.  电工技术学报. 2017(20)
[2]模块化多电平换流器的电容均压算法比较及优化设计[J]. 史书怀,王丰,卓放,袁乙中,朱彦霖,翟灏.  电力系统自动化. 2017(13)
[3]模块化多电平变换器与级联H桥变换器在中高压变频器应用中的对比研究[J]. 李彬彬,周少泽,徐殿国.  电源学报. 2015(06)
[4]基于电压补偿分量注入的单相级联H桥整流器载波调制与电容电压平衡方法[J]. 王顺亮,宋文胜,冯晓云.  中国电机工程学报. 2015(12)
[5]模块化多电平换流器的子模块电容电压分层均压控制法[J]. 林周宏,刘崇茹,李海峰,田鹏飞,洪国巍.  电力系统自动化. 2015(07)
[6]中国未来电网的发展模式和关键技术[J]. 周孝信,鲁宗相,刘应梅,陈树勇.  中国电机工程学报. 2014(29)
[7]C-MMC直流故障穿越机理及改进拓扑方案[J]. 薛英林,徐政.  中国电机工程学报. 2013(21)
[8]全桥型MMC-MTDC直流故障穿越能力分析[J]. 赵成勇,许建中,李探.  中国科学:技术科学. 2013(01)
[9]模块化多电平变流器HVDC输电系统控制策略[J]. 赵岩,胡学浩,汤广福,贺之渊.  中国电机工程学报. 2011(25)
[10]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]. 赵昕,赵成勇,李广凯,饶宏,黎小林.  中国电机工程学报. 2011(21)

博士论文
[1]模块化多电平变流器的控制及故障诊断技术研究[D]. 王均.浙江大学 2018

硕士论文
[1]模块化多电平变流器控制方法的研究[D]. 王思蕴.浙江大学 2013



本文编号：3228529