模块化多电平变流器关键控制技术研究

发布时间：2017-05-19 11:05

  本文关键词：模块化多电平变流器关键控制技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：模块化多电平变流器是一种适用于高压大功率应用场合的交直流变换器,在柔性直流输电和大功率电机驱动领域都得到了广泛应用。本文以模块化多电平变流器为对象,介绍了其相对于传统拓扑结构的优势,分析了它的发展现状和技术研究热点。在载波移相调制下对变流器的控制进行如下的研究：首先介绍了载波移相调制的基本原理和控制系统结构,推导了变流器在该控制系统结构下的交流输出数学模型,直流双层控制的模型和环流模型。介绍了相关控制参数的设计方法,并通过仿真验证了模型和参数设计的正确性。其次,选取模块化多电平变流器在电力驱动领域存在子模块电压波动较大的问题,介绍了现有子模块电压波动抑制方法,在分析现有方法优缺点的基础上提出了一种新型简单的控制方法,并通过仿真验证了所提出控制方法的有效性。最后,介绍了目前风力发电发展的趋势和面临的技术问题,分析了模块化多电平变流器在高压风力发电系统中的应用优势,并搭建了背靠背模块化多电平风机变流器,通过仿真验证了变流器在风力发电系统中包括稳态,动态和最大功率跟踪控制等各项基本功能；同时,针对风力发电系统低电压穿越问题,分析了常用低电压穿越方案在模块化多电平变流器中存在的问题及其原因,并提出了一种新型低电压穿越方案,介绍了相关参数的设计方法,并通过仿真验证了所提出方案的有效性。
【关键词】：模块化多电平变流器 载波移相控制 数学建模 子模块电压波动抑制 风力发电 低电压穿越技术
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 致谢8-9
• 摘要9-10
• Abstract10-13
• 第一章 绪论13-24
• 1.1 引言13
• 1.2 模块化多电平变流器简介13-19
• 1.2.1 模块化多电平变流器拓扑结构13-15
• 1.2.2 模块化多电平变流器的基本调制方法15-18
• 1.2.3 模块化多电平变流器控制研究热点18-19
• 1.3 模块化多电平变流器的应用19-23
• 1.3.1 轻型柔性直流输电19-21
• 1.3.2 高压大功率电机控制21-23
• 1.4 本文的主要工作23-24
• 第二章 模块化多电平变流器的建模及控制24-36
• 2.1 模块化多电平变流器载波移相调制原理24-28
• 2.1.1 模块化多电平变流器基本工作原理24-25
• 2.1.2 载波移相调制基本原理及其控制框图25-28
• 2.2 模块化多电平变流器的建模28-32
• 2.2.1 模块化多电平变流器的交流等效模型28-29
• 2.2.2 模块化多电平变流器直流等效模型29-32
• 2.2.3 模块化多电平变流器的环流模型32
• 2.3 载波移相调制策略仿真验证32-35
• 2.3.1 载波移相调制策略的稳态仿真结果33-34
• 2.3.2 载波移相调制策略的动态仿真结果34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 模块化多电平变流器子模块电容降容控制研究36-46
• 3.1 模块化多电平变流器子模块电容参数设计方法36-37
• 3.2 模块化多电平变流器子模块电容降容控制37-40
• 3.2.1 传统模块化多电平变流器子模块电容降容控制38
• 3.2.2 一种新型子模块电容降容控制38-40
• 3.3 子模块电容降容控制仿真结果40-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 模块化多电平变流器的应用研究46-65
• 4.1 模块化多电平高压风机变流器拓扑结构和基本工况验证46-50
• 4.2 模块化多电平高压风机变流器最大功率跟踪控制验证50-55
• 4.2.1 MPPT控制原理51-52
• 4.2.2 MPPT仿真分析52-55
• 4.3 背靠背模块化高压风机变流器低电压穿越研究55-64
• 4.3.1 模块化多电平变流器低电压穿越母线过压现象及机理分析58-61
• 4.3.2 子模块卸荷低电压穿越方法分析61-62
• 4.3.3 低电压穿越仿真分析62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-66
• 参考文献66-69
• 硕士期间发表的文章69

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本文编号：378498