模块化多电平变换器DSTATCOM控制策略研究

发布时间：2017-10-12 05:35

  本文关键词：模块化多电平变换器DSTATCOM控制策略研究

  更多相关文章： 模块化多电平变换器 配电网静止无功补偿器 载波移相调制 电压支撑 三相不平衡

【摘要】：配电系统中存在的电压波动、三相不平衡等问题会对电力系统的安全正常运行造成巨大的影响。配电网静止无功补偿器(DSTATCOM)因其快速的动态响应等优点已被广泛地应用于电能质量的综合治理。随着配电系统功率的不断提高,对DSTATCOM装置的补偿容量和电压等级的要求也变高,具有高度模块化结构和易于扩展等优点的模块化多电平变换器(MMC)在DSTATCOM应用领域的研究具有十分重要的意义。本文首先分析了MMC的基本工作原理,借鉴三相两电平VSC的建模方法得到同步旋转dq坐标系下数学模型并进行电流内环的设计。考虑到当相间环流较大时会增加开关器件的电流应力,造成电容电压波动,通过定量分析得到了环流中2次谐波的表达式,这对桥臂电感大小的选取也有一定的参考价值,本文还对目前环流抑制的主要策略进行了分析对比。详细分析了载波移相正弦脉宽调制策略(CPS-SPWM)下不同的桥臂子模块数、载波相位差和不同的运行工况对MMC-DSTATCOM输出电压电平数和输出谐波的影响。为实现装置的平稳启动,利用装置与三相交流电网并联的结构特点,采用不控整流和高频整流来实现直流侧电容的预充电并通过上、下层控制器相结合的分层控制策略来解决电容电压平衡问题。仿真验证了整个控制系统设计的可实现性和有效性。从硬件、软件设计对MMC-DSTATCOM实验系统进行了详细分析,包括多数字信号处理器(DSP)的分层结构;桥臂电感和直流侧电容值的选取方法;上、下层控制器的通信;载波相位和驱动脉冲同步等问题,并实验验证了CPS-SPWM调制策略、直流电容电压平衡和无功发生时装置运行能力。最后,分析和实验验证了MMC-DSTATCOM的并联补偿性能。考虑到三相不平衡时基于正、负序分离的双环控制系统设计的复杂性,本文采用比例积分(PI)控制和重复控制相结合的方法来实现公共连接点(PCC)电压支撑和不平衡抑制且稳态电流环跟踪无静差,并具有良好的动态特性。
【关键词】：模块化多电平变换器 配电网静止无功补偿器 载波移相调制 电压支撑 三相不平衡
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761.12;TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.2 大容量DSTATCOM的拓扑研究11-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 2 MMC-DSTATCOM工作原理16-26
• 2.1 MMC基本工作原理16
• 2.2 连续域下数学模型16-19
• 2.3 环流定量分析19-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 基于载波移相调制策略控制系统设计26-39
• 3.1 引言26
• 3.2 CPS-SPWM载波移相角对输出电压的影响26-29
• 3.3 预充电和直流电容电压平衡控制29-33
• 3.4 仿真验证33-38
• 3.5 本章小结38-39
• 4 MMC-DSTATCOM实验系统设计39-49
• 4.1 引言39
• 4.2 实验系统硬件设计39-41
• 4.3 实验系统软件设计41-44
• 4.4 控制系统实验验证44-48
• 4.5 本章小结48-49
• 5 MMC-DSTATCOM并联补偿性能分析49-66
• 5.1 引言49
• 5.2 维持PCC电压稳定49-53
• 5.3 基于dq坐标系正、负序双控制环的综合补偿分析53-60
• 5.4 基于PI加重复控制的综合补偿分析60-65
• 5.5 本章小结65-66
• 6 全文总结66-68
• 6.1 论文总结66-67
• 6.2 工作展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 附录1 攻读学位期间发表论文目录73-74
• 附录2 攻读学位期间所参加的科研项目74

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本文编号：1016943