应用于柔性直流输电系统的模块化多电平换流器的研究

发布时间：2017-11-26 18:05

  本文关键词：应用于柔性直流输电系统的模块化多电平换流器的研究

  更多相关文章： 柔性直流输电 模块化多电平换流器 模型预测控制 子模块电容电压均衡 循环电流抑制

【摘要】：柔性直流输电(Voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)在可再生能源发电并网和孤岛供电等领域有巨大的优势使它得到广泛的研究与应用。电压源换流器是VSC-HVDC的核心组成部分,其中模块化多电平换流器(Modular multilevel converter,MMC)以其独特的模块化和可扩展性成为大功率远距离直流输电系统中最具潜力的换流器拓扑结构。该文以MMC-HVDC系统为研究对象,主要对MMC的拓扑结构、子模块电容电压均衡、循环电流抑制以及控制策略等问题进行深入研究。首先,详细介绍了MMC的工作原理、数学模型及运行特性,分析了MMC常用的两种调制策略(即最近电平调制和载波移相调制)的工作原理和适用范围,并针对这两种调制技术分别引出其适用的子模块电容电压均衡控制方法,还就MMC普遍存在的循环电流问题,分析了其产生机理及抑制技术。其次,该文对三种传统的模块化多电平换流器——半桥子模块、全桥子模块、箝位双子模块的拓扑结构、工作原理、直流故障穿越能力等方面作详细的对比分析,总结出不同子模块的优缺点。在此基础上,提出一种混合型MMC,它是由全桥子模块和半桥子模块共同组成MMC的上下桥臂,重点阐述了其基本参数选取原则,设计了适用于混合型MMC拓扑的改进的子模块电容电压均衡方法,并分析了在直流电压下降情况下该系统良好的运行特性。最后通过仿真验证了混合型MMC和改进的电容均压策略的可行性和有效性,指出混合型MMC不仅具备直流侧故障穿越的能力,还具有更高的设备利用率和更低的功率损耗,具有较好的应用前景。最后,阐述了MMC-HVDC控制的基本原理,建立MMC-HVDC在dq旋转坐标下的数学模型并设计了直接电流控制器,针对直接电流控制在实际MMC-HVDC应用中,控制复杂且计算量大等缺陷,提出一种模型预测控制策略。该策略根据MMC-HVDC的离散时间数学模型,开发对应于离散时间模型的预测模型,通过求解一个最优化问题,得到每个MMC单元中最佳的开关状态,来抑制循环电流,并通过冗余开关状态实现电容电压平衡。仿真结果表明,基于模型预测控制策略的MMC-HVDC系统运行更理想,实现过程容易且简单。
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM721.1;TM46

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李文津;汤广福;贺之渊;;DFIG风电场经模块化多电平柔性直流并网控制策略[J];电力系统自动化;2013年15期

2 薛英林;徐政;;C-MMC直流故障穿越机理及改进拓扑方案[J];中国电机工程学报;2013年21期

3 赵成勇;许建中;李探;;全桥型MMC-MTDC直流故障穿越能力分析[J];中国科学:技术科学;2013年01期

4 刘兴华;赵成勇;彭茂兰;郭春义;张宝顺;;基于循环嵌套机理的模块化多电平换流器拓扑及其优化设计[J];中国电机工程学报;2013年09期

5 滕松;宋新立;李广凯;叶小晖;刘涛;仲悟之;;模块化多电平换流器型高压直流输电综述[J];电网与清洁能源;2012年08期

6 胡静;赵成勇;赵国亮;周飞;王晶;蔡新红;;换流站通用集成控制保护平台体系结构[J];中国电机工程学报;2012年22期

7 韦延方;卫志农;孙国强;郑玉平;俞波;;一种新型的高压直流输电技术——MMC-HVDC[J];电力自动化设备;2012年07期

8 杨晓峰;郑琼林;;基于MMC环流模型的通用环流抑制策略[J];中国电机工程学报;2012年18期

9 何大清;蔡旭;;模块化多电平变流器的限幅控制和混合调制[J];电力自动化设备;2012年04期

10 王卫安;桂卫华;马雅青;张杰;管敏渊;徐政;;向无源网络供电的模块化多电平换流器型高压直流输电系统控制器设计[J];高电压技术;2012年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘洪涛;新型直流输电的控制和保护策略研究[D];浙江大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 余利霞;基于模块化多电平换流器的直流输电系统研究[D];重庆大学;2014年

2 邓雪松;基于模块化多电平的柔性直流输电控制策略研究[D];西南交通大学;2014年

3 甄鸿越;含FACTS与新能源的电力系统潮流研究[D];华南理工大学;2013年

4 梁寰宇;基于MMC模块化多电平STATCOM控制策略研究[D];合肥工业大学;2013年

5 周杨;基于模块化多电平换流技术的柔性直流输电系统研究[D];浙江大学;2013年

6 高淳;模块化多电平换流器控制系统关键技术研究[D];上海交通大学;2013年

7 黄天富;VSC-HVDC控制策略研究及实验系统的实现[D];华北电力大学;2013年

8 项诚来;基于柔性直流中级联型模块化多电平换流器控制技术研究[D];北京交通大学;2012年

9 陈朋;模块化多电平换流器控制与保护的研究[D];青岛科技大学;2012年

10 潘伟勇;模块化多电平直流输电系统控制和保护策略研究[D];浙江大学;2012年

，

本文编号：1230652