模块化多电平逆变器的调制策略研究及其优化

发布时间：2023-03-23 19:32

　　随着柔性直流输电技术的普及,模块化多电平换流器(Modular multilevel converter,MMC)作为其关键技术得到了迅速发展,相对于其他传统的多电平逆变器拓扑,MMC由于其可以级联更多的子模块而被应用于高压大功率的领域,并且能够输出更多的电平数,输出波形质量极高。调制策略和相关性能优化控制策略是高压直流输电技术的关键技术,所以本文对MMC系统的调制策略和相关应用场景做了研究分析。主要内容如下:(1)研究了载波移相调制策略(Carrier phase-shifted PWM,CPS-PWM)和最近电平逼近调制策略(Nearest level Modulation,NLM)。通过对比两种策略的输出电压的总谐波畸变率和调制算法的复杂度以确定不同调制算法的应用场合,为后文相关控制策略的研究提供了方法。(2)分析了上述调制策略的具体应用场景以控制子模块电容电压。分别是基于按状态排序的电容电压平衡策略、基于共模电压注入的电容电压平衡策略、改进的基于共模电压注入的电容电压平衡策略。以电容电压波动率和开关器件的平均开关频率作为电容电压均衡算法的评价指标,为后文的故障诊断方法确定均压算...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究历史与现状
        1.2.1 多电平变换器拓扑结构
        1.2.2 多电平逆变器调制策略的研究现状
        1.2.3 子模块电容电压均衡策略现状
        1.2.4 子模块故障诊断研究现状
    1.3 本文的结构安排
第二章 MMC基本工作原理及调制策略
    2.1 MMC的拓扑结构
    2.2 MMC的工作原理
        2.2.1 子模块工作原理
        2.2.2 三相MMC工作原理
    2.3 MMC的调制方式
        2.3.1 载波移相脉冲宽度调制
        2.3.2 最近电平逼近调制
        2.3.3 调制算法性能比较
    2.4 MMC子模块故障分析
    2.5 本章小结
第三章 MMC子模块电容电压均衡控制方法
    3.1 引言
    3.2 基于完全排序的电容电压平衡策略
        3.2.1 电容电压完全排序策略的原理
        3.2.2 按状态排序的电容电压均衡策略
    3.3 基于共模电压注入的电容电压均衡策略
        3.3.1 直流电容电压控制原理
        3.3.2 桥臂的正常平衡状态
        3.3.3 共模电压注入的电容电压平衡策略
    3.4 分层控制的电容电压平衡策略
        3.4.1 桥臂电压平均控制
        3.4.2 模块电压平衡控制
    3.5 仿真分析与对比
        3.5.1 基于按状态排序电容电压控制策略仿真分析
        3.5.2 基于共模电压注入的电容电压均衡策略仿真分析
        3.5.3 分层控制均衡策略仿真分析
        3.5.4 控制策略的对比
    3.6 本章小结
第四章 MMC子模块故障诊断及冗余容错控制
    4.1 设计冗余与运行冗余的定义
    4.2 MMC子模块开关管故障诊断
        4.2.1 故障对子模块的电容电压的影响
        4.2.2 基于子模块电容电压的故障诊断方法
        4.2.3 仿真算例与特性分析
    4.3 MMC冗余与容错控制方法
        4.3.1 有冗余子模块的容错方案
        4.3.2 无冗余子模块容错方案
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续展望
致谢
参考文献
硕士学位期间取得的成果



本文编号：3768613