软开关技术在MMC变换器中的应用
发布时间：2022-02-19 00:48
模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）随着半导体和电力电子领域的发展已成为一种适用于中高压大功率场合的新一代电力电子变换器,以MMC变换器结构为基础的换流器方案更适合直流输电。但是,MMC变换器各桥臂中子模块的数量随着功率和电压等级的不断提高而越来越多,所以柔性直流输电同传统直流输电相比,其开关损耗较大。针对这一现象,本文提出了将软开关技术应用在MMC变换器中的方法,通过软开关技术降低开关管的开关损耗,以有效降低换流器的功率损耗,减少电磁干扰,节约经济成本。本文主要研究内容如下:第一,本文分析了MMC变换器的拓扑结构和工作原理,建立了MMC变换器的子模块（SM）模型进行仿真,并设计了MMC变换器电路基本参数作为仿真依据,利用仿真结果提出开关管中存在的开关损耗问题。第二,本文针对电路中开关管在开关过程中的开关损耗问题,详细分析了软开关技术的相关原理与要求,深入学习了基于软开关技术的LLC（Logical Link Control,LLC）谐振半桥电路并进行仿真分析,基于此提出可以将软开关技术应用于MMC变换器中,提出了一种将软开关技术应用于...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 MMC变换器与软开关技术的发展概述
1.1.1 MMC变换器的发展概述
1.1.2 软开关技术的发展概述
1.2 课题背景与意义
1.3 MMC变换器及软开关技术的研究现状
1.3.1 MMC变换器的研究现状
1.3.2 软开关技术的研究现状
1.3.3 软开关技术在MMC变换器中应用的研究现状
1.4 本文主要工作
2 MMC变换器的工作原理与仿真分析
2.1 MMC变换器基本单元的拓扑结构
2.2 MMC变换器的工作原理
2.2.1 子模块工作原理
2.2.2 三相MMC变换器工作原理
2.3 MMC变换器的数学模型
2.4 MMC变换器的运行特性
2.5 MMC变换器的调制方式的研究
2.5.1 调制方式的分类和选择
2.5.2 MMC变换器的最近电平逼近调制(NLM)
2.5.3 适用于MMC变换器的改进载波相移调制方式
2.6 MMC变换器的子模块建模及开关损耗分析
2.6.1 IGBT功率开关建模
2.6.2 IGBT的建模与仿真
2.6.3 MMC变换器的子模块开关损耗仿真分析
2.7 本章小结
3 软开关技术在MMC变换器中的应用
3.1 软开关技术概述
3.1.1 软开关技术的特点
3.1.2 软开关技术的工作原理
3.1.2.1 串联谐振电路
3.1.2.2 并联谐振电路
3.1.2.3 谐振开关
3.2 MMC变换器中的电源功率开关器件
3.3 软开关技术在MMC变换器子模块中的应用与仿真分析
3.3.1 LLC谐振半桥变换器的应用与仿真分析
3.3.1.1 工作原理
3.3.1.2 电路仿真及分析
3.3.2 MMC变换器的软开关拓扑结构工作原理与仿真分析
3.3.2.1 工作原理
3.3.2.2 等效电路
3.3.2.3 电路仿真及分析
3.4 本章小结
4 MMC变换器的软开关工作原理与仿真分析
4.1 MMC变换器的软开关拓扑结构调制策略
4.2 MMC变换器的软开关电容电压平衡控制策略
4.3 并联电容和电感Lm参数选取
4.4 MMC变换器的软开关拓扑仿真结果分析
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 论文总结
5.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]级联H桥多电平变流器的CPS-SPWM实现方法研究[J]. 吴宁,肖静,冯玉斌,杨艺云. 广西电力. 2019(05)
[2]模块化多电平换流器等效模型的研究[J]. 高志鹏,袁旭峰,胡实,张朝学,刘隽恺,谈竹奎. 现代电子技术. 2019(10)
[3]混合型MMC降低子模块电容电压波动的优化策略[J]. 陆锋,李钰,许建中,赵成勇,屈海涛. 电力建设. 2019(04)
[4]基于ZVZCS的大功率屏蔽门驱动电源的研究[J]. 方炜,陈厅和,刘晓东,刘宿城. 电源学报. 2019(05)
[5]用于海上风电场高压直流组网的MMC设计[J]. 李莉,苏明霞. 电力电子技术. 2018(09)
[6]高压直流输电技术发展及其工程应用[J]. 陈堃,宋宇,代维谦,肖繁,陈汝斯. 湖北电力. 2018(04)
[7]基于软开关技术高压直流电源的研究[J]. 祖琳,刘辉,万一兵. 电子测试. 2018(16)
[8]一种提高IGBT行为模型暂态精度的模型参数校正方法[J]. 王博,周雒维,蔡杰,罗全明,杜雄. 中国电机工程学报. 2018(14)
[9]LCC谐振变换器电流输出特性研究与软开关实现[J]. 王德玉,段元超,高鹤,王振春,赵清林. 电工技术学报. 2018(12)
[10]基于软开关技术DC/DC变换器的设计与分析[J]. 林宇旷,孙志锋. 工业控制计算机. 2018(01)
硕士论文
[1]新型阶调式MMC变换器的研究及其应用[D]. 朱瑞峰.青岛科技大学 2019
[2]基于结温预估的模块化多电平换流器损耗计算方法研究[D]. 高剑剑.华北电力大学(北京) 2018
本文编号：3631870
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 MMC变换器与软开关技术的发展概述
1.1.1 MMC变换器的发展概述
1.1.2 软开关技术的发展概述
1.2 课题背景与意义
1.3 MMC变换器及软开关技术的研究现状
1.3.1 MMC变换器的研究现状
1.3.2 软开关技术的研究现状
1.3.3 软开关技术在MMC变换器中应用的研究现状
1.4 本文主要工作
2 MMC变换器的工作原理与仿真分析
2.1 MMC变换器基本单元的拓扑结构
2.2 MMC变换器的工作原理
2.2.1 子模块工作原理
2.2.2 三相MMC变换器工作原理
2.3 MMC变换器的数学模型
2.4 MMC变换器的运行特性
2.5 MMC变换器的调制方式的研究
2.5.1 调制方式的分类和选择
2.5.2 MMC变换器的最近电平逼近调制(NLM)
2.5.3 适用于MMC变换器的改进载波相移调制方式
2.6 MMC变换器的子模块建模及开关损耗分析
2.6.1 IGBT功率开关建模
2.6.2 IGBT的建模与仿真
2.6.3 MMC变换器的子模块开关损耗仿真分析
2.7 本章小结
3 软开关技术在MMC变换器中的应用
3.1 软开关技术概述
3.1.1 软开关技术的特点
3.1.2 软开关技术的工作原理
3.1.2.1 串联谐振电路
3.1.2.2 并联谐振电路
3.1.2.3 谐振开关
3.2 MMC变换器中的电源功率开关器件
3.3 软开关技术在MMC变换器子模块中的应用与仿真分析
3.3.1 LLC谐振半桥变换器的应用与仿真分析
3.3.1.1 工作原理
3.3.1.2 电路仿真及分析
3.3.2 MMC变换器的软开关拓扑结构工作原理与仿真分析
3.3.2.1 工作原理
3.3.2.2 等效电路
3.3.2.3 电路仿真及分析
3.4 本章小结
4 MMC变换器的软开关工作原理与仿真分析
4.1 MMC变换器的软开关拓扑结构调制策略
4.2 MMC变换器的软开关电容电压平衡控制策略
4.3 并联电容和电感Lm参数选取
4.4 MMC变换器的软开关拓扑仿真结果分析
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 论文总结
5.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]级联H桥多电平变流器的CPS-SPWM实现方法研究[J]. 吴宁,肖静,冯玉斌,杨艺云. 广西电力. 2019(05)
[2]模块化多电平换流器等效模型的研究[J]. 高志鹏,袁旭峰,胡实,张朝学,刘隽恺,谈竹奎. 现代电子技术. 2019(10)
[3]混合型MMC降低子模块电容电压波动的优化策略[J]. 陆锋,李钰,许建中,赵成勇,屈海涛. 电力建设. 2019(04)
[4]基于ZVZCS的大功率屏蔽门驱动电源的研究[J]. 方炜,陈厅和,刘晓东,刘宿城. 电源学报. 2019(05)
[5]用于海上风电场高压直流组网的MMC设计[J]. 李莉,苏明霞. 电力电子技术. 2018(09)
[6]高压直流输电技术发展及其工程应用[J]. 陈堃,宋宇,代维谦,肖繁,陈汝斯. 湖北电力. 2018(04)
[7]基于软开关技术高压直流电源的研究[J]. 祖琳,刘辉,万一兵. 电子测试. 2018(16)
[8]一种提高IGBT行为模型暂态精度的模型参数校正方法[J]. 王博,周雒维,蔡杰,罗全明,杜雄. 中国电机工程学报. 2018(14)
[9]LCC谐振变换器电流输出特性研究与软开关实现[J]. 王德玉,段元超,高鹤,王振春,赵清林. 电工技术学报. 2018(12)
[10]基于软开关技术DC/DC变换器的设计与分析[J]. 林宇旷,孙志锋. 工业控制计算机. 2018(01)
硕士论文
[1]新型阶调式MMC变换器的研究及其应用[D]. 朱瑞峰.青岛科技大学 2019
[2]基于结温预估的模块化多电平换流器损耗计算方法研究[D]. 高剑剑.华北电力大学(北京) 2018
本文编号：3631870
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