基于MMC的隔离型DC-DC变换器的研究

发布时间：2017-07-13 12:26

  本文关键词：基于MMC的隔离型DC-DC变换器的研究

  更多相关文章： 高压直流输电 模块化多电平换流器 MMC-IDC 故障穿越

【摘要】：伴随世界科技与经济飞速发展,高压直流输电(High-voltage direct current, HVDC)技术凭借着大功率变换装置的技术突破解决了原先难以处理的棘手技术缺陷,直流输电技术再一次被各国技术人员所关注。世界各地已逐步建设成功并投入运行大量直流输电工程,各国专家学者对直流输电的研究也越来越广泛。高压大功率直流电网技术在远距离场合的应用也越来越普及,日益在实现电网智能化建设中占据核心地位,可以想象在今后的输电网络中采用直流输电技术进行电能传输的比重会越来越大。模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC)其模块化的形式非常便与其扩展,能够通过增减接入装置中的子模块数量来满足不同功率和电压等级的要求,便于实现集成化、缩短项目周期、节约成本,且基于MMC的直流变换器拓扑具有在同功率等级的条件下开关器件的电压、电流应力小,由于MMC在一定的条件下能够达到能量四象限运行,从而使得功率可双向流动。本文将MMC应用于DC-DC斩波装置中,将两个MMC系统采用F-T-F即面对面方式组合,通过隔离变压器完成电压变换、电气隔离。本设计实现了能量的双向流动,具有光电隔离、直流侧故障下系统可穿越故障维持系统正常工作的特点。对于此隔离变压器,可通过在一定程度上增大AC频率,从而使得其体积与损耗得到适当的优化,用以达到整个装置能够实现对高电压、大功率、高效率的要求,并减少了设计成本,对解决高压直流电网中存在的诸多问题有着重要意义。本文首先对传统MMC系统及SM基本拓扑结构进行了分析,在HBSM基础上对MMC-IDC提出一种具有直流故障穿越能力的SM拓扑,通过MMC的基础理论分析了MMC-IDC的拓扑结构、工作机理及常用的调制方式、控制策略。随后设计了MMC-IDC控制系统模拟实验平台,并对相关控制装置硬件结构、原理进行详细解说,最后进行了SM控制装置模拟实验。
【关键词】：高压直流输电 模块化多电平换流器 MMC-IDC 故障穿越
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM721.1;TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 课题研究的背景与意义12-15
• 1.2 MMC简述15-18
• 1.3 大功率DC-DC拓扑方案18-21
• 1.4 本文研究的主要内容21-24
• 2 模块化多电平变化器的研究24-32
• 2.1 MMC的拓扑结构24
• 2.2 HBSM型MMC子模块运行机制24-26
• 2.3 MMC工作原理分析26-30
• 2.4 本章小结30-32
• 3 MMC隔离型DC-DC变换器的研究32-40
• 3.1 MMC-IDC拓扑结构32-34
• 3.2 MMC-IDC子模块拓扑34-36
• 3.3 MMC-IDC工作原理分析36-38
• 3.4 本章小结38-40
• 4 MMC-IDC控制策略的研究40-50
• 4.1 MMC-IDC调制方式40-44
• 4.1.1 阶梯波调制41-42
• 4.1.2 空间矢量PWM调制42
• 4.1.3 载波PWM调制42-44
• 4.2 MMC-IDC的控制策略44-48
• 4.2.1 装置级控制45-46
• 4.2.2 系统级控制46-48
• 4.3 本章小结48-50
• 5 MMC-IDC实验平台的设计50-68
• 5.1 MMC-IDC实验平台的总体构架50-51
• 5.2 子模块控制器设计51-58
• 5.2.1 电源模块51-53
• 5.2.2 电容电压采集模块53-55
• 5.2.3 IGBT驱动模块55-56
• 5.2.4 FPGA控制模块56-58
• 5.3 主控制器设计58-62
• 5.3.1 CPU模块58-59
• 5.3.2 电源板设计59-61
• 5.3.3 光纤通信板61-62
• 5.4 数据采集模块62-64
• 5.5 实验与分析64-66
• 5.6 本章小结66-68
• 6 总结与展望68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 作者简介及读研期间主要科研成果76

【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 李笑倩;刘文华;宋强;饶宏;朱U，

本文编号：536941