模块化多电平在直流输电系统中的应用与研究

发布时间：2017-12-07 14:36

  本文关键词：模块化多电平在直流输电系统中的应用与研究

  更多相关文章： 模块化多电平 柔性直流输电 定频积分 子模块故障处理

【摘要】：模块化多电平变流器(MMC)具有波形质量好、输出谐波少、模块化程度高、可以叠加输出很高的电压等优点,被认为是最有前途的柔性直流输电系统中的变流器结构。但是目前对于模块化多电平的研究还处于起步阶段,技术还不够成熟,还有许多的问题没有解决。本文在介绍了基于模块化多电平变流器的柔性直流输电系统的基本结构与运行原理的基础上,对模块化多电平变流器的调制策略、子模块平衡控制策略与故障处理及带故障运行策略进行了一系列的研究。首先,在介绍典型的最近电平逼近法和载波移相脉宽调制法这两种调制算法的基础上,提出了一种新型的定频积分脉宽调制法,通过对载波进行分段调制,得到所需要的调制信号,该算法输出波形质量高、思路清晰、可扩展性强。同时,还介绍了传统的基于排序的子模块平衡控制策略,并提出了基于虚拟循环映射(VLM)和基于选择性循环映射(SVLM)的两种子模块平衡控制策略,分别可以在系统参数平衡与不平衡的情况下保持所有子模块电容电压的平衡与稳定,并且具有计算量小、实现快捷方便的特点。还通过引入换位裕度的概念,对SVLM策略进行了改进,解决了该策略可能带来的开关频率过高的问题。使用MATLAB/Simulink环境对上述的调制与平衡控制策略进行了仿真研究,验证了方案的有效性与正确性。其次,介绍了MC子模块故障的原因与危害,介绍了传统的基于冗余备用的子模块故障处理方案,并将该方案与SVLM策略结合,将热备用子模块也投入循环映射,提高了热备用子模块的投入速度。为了解决没有热备用子模块时的子模块故障问题,本文提出了缺电平带故障运行方案与线电压恒定带故障运行方案：缺电平带故障运行方案主要应用于单相系统中,可以在故障后保持系统的稳定运行,但是输出电压会发生一些畸变；线电压恒定带故障运行策略主要应用于三相系统中,可以在故障后维持系统的线电压不变。这两种方案都可以在发生子模块故障后,继续保持系统的稳定,实现系统的短时带故障运行,提高系统的鲁棒性能。使用MATLAB/Simulink环境对上述的故障处理方案进行了仿真研究,验证了方案的有效性与正确性。最后,搭建了三相五电平基于模块化多电平变流器的柔性直流输电平台,进行了一系列的验证性实验：进行了三相MMC-HVDC系统的直流输电并网实验,验证了MMC在柔性直流输电系统中的可用性；进行了基于虚拟循环映射和选择性循环映射的定频积分脉宽调制法实验,验证了这两种平衡控制策略以及新型调制策略的实用性；进行了子模块故障时的缺电平运行和线电压恒定带故障运行策略,验证了这两种方案对于维持故障系统的持续稳定运行的作用。以上实验结果均与仿真结果保持一致,共同验证了本文所提出方案的有效性与实用性。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46;TM721.1

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本文编号：1262742