当前位置:主页 > 科技论文 > 电力论文 >

模块化多电平换流器(MMC)的工作机制及其控制研究

发布时间:2018-02-12 02:24

  本文关键词: 多电平换流器 模块化多电平换流器(MMC) 载波层叠调制 电压平衡稳定控制算法 出处:《河南理工大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:随着工业发展,能源矛盾日益突出,节能减排已成为我国重要任务之一。目前,多电平换流器的研究在高压大功率领域慢慢成为焦点,传统换流器拓扑结构,无论是二极管钳位结构、飞跨电容结构,还是H级联桥结构,大都不能很好实现四象限运行,这种换流器不能便捷地应用在像矿用提升机等需要快速启动制动、频繁正反转的调速系统,且制动能量无法直接回馈给电网,不能达到节能的效果;同时还存在网侧电流波形畸变严重、含有大量低次谐波、形成电力公害等问题。本文以模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)为研究对象,讨论其逆变功能为主,研究其拓扑结构、数学模型、工作机制和控制算法,实现MMC换流器正常运行,并同过实验结果验证换流器在大功率方面的优异性。论文主要研究内容:(1)讨论了多电平换流器研究史以及研究MMC换流器的意义价值。通过分析MMC的拓扑结构及其工作机制,建立了基于开关函数的数学模型,在此基础上对调制技术做了深入研究,为实现系统正常运行奠定了理论基础;(2)针对MMC换流器子模块电容电压控制这一关键问题,提出基于排序建模法的电容电压平衡稳定控制策略。通过实时检测子模块电容电压并进行排序,根据每一相上、下桥臂电流方向,对子模块进行充电、放电或者旁路操作,达到控制电容电压平衡的目的;基于数学建模,设计闭环控制器,达到控制电容电压稳定的目的;(3)以Matlab-Simulink及RT-Lab半实物仿真设备为实验平台,仿真结果显示换流器运行正常、电容电压平衡稳定,输出电能质量高,谐波含量小,证明了本文提出的载波正负反相层叠调制技术与电压平衡稳定控制相结合的控制策略的可行性。同时设计了MMC换流器控制系统、主电路以及关键元器件选型。
[Abstract]:With the development of industry, energy contradiction is becoming more and more prominent, energy saving and emission reduction has become an important part of Ren Wuzhi. At present, the research of multilevel converter has gradually become the focus in the field of high voltage and high power. Whether it is diode clamping structure, flying capacitor structure, or H cascade bridge structure, it can't realize the four-quadrant operation well, and the converter can't be used conveniently in mining hoist and need quick start brake. The speed regulation system with frequent positive and inverse rotation, and the braking energy can not be directly fed back to the power grid, can not achieve the effect of energy saving, at the same time, there is serious distortion of the current waveform in the grid side, which contains a large number of low order harmonics. In this paper, the modular multilevel converter Modular Multilevel converter (MMC) is taken as the research object, its inverter function is discussed, and its topology, mathematical model, working mechanism and control algorithm are studied to realize the normal operation of the MMC converter. At the same time, the experimental results show that the converter is superior in high power. In this paper, the research history of multilevel converter and the significance of studying MMC converter are discussed. The topological structure and working mechanism of MMC are analyzed. The mathematical model based on switch function is established, and the modulation technology is deeply studied, which lays a theoretical foundation for realizing the normal operation of the system. (2) aiming at the key problem of capacitor voltage control of MMC converter submodule, The capacitive voltage balance and stability control strategy based on sequencing modeling method is proposed. The capacitor voltage of the sub-module is detected and sorted in real time. According to the current direction of each phase and the lower arm, the submodule is charged, discharged or bypassed. Based on mathematical modeling, the closed-loop controller is designed to achieve the purpose of controlling capacitor voltage stability. The simulation results show that the converter is running normally on the platform of Matlab-Simulink and RT-Lab hardware-in-the-loop simulation equipment. The capacitance voltage balance is stable, the output power quality is high, the harmonic content is small, The feasibility of combining the carrier positive and negative stack modulation technique with the voltage balance stability control is proved, and the MMC converter control system, main circuit and key components are designed.
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM46

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;萤光灯用可控硅式换流器[J];铁道车辆;1968年Z3期

2 林卫星;文劲宇;王少荣;姚美齐;李乃湖;程时杰;;一种适用于风电直接经直流大规模外送的换流器[J];中国电机工程学报;2014年13期

3 周长春,徐政;直流侧谐波计算的3脉动换流器模型[J];高电压技术;2002年03期

4 郝全睿;徐政;黄莹;黎小林;;用于高频干扰计算的换流器分压模型[J];高电压技术;2008年08期

5 王钢;李志铿;李海锋;黎小林;傅闯;;交直流系统的换流器动态相量模型[J];中国电机工程学报;2010年01期

6 刘建涛;曾丹;姚建国;杨胜春;王珂;;柔性直流输电换流器经济性分析[J];现代电力;2012年03期

7 R.Yacamini ,M.sc. ,C.Eng. ,M.l.E.E. ,J.C.deOliveira ,M.sc. ,ph.D. ,宋惠英;具有系统阻抗和控制模拟的换流器谐波综合计算[J];河北电力技术;1991年03期

8 武守远,周孝信;三电平四重化换流器的应用及输出波形仿真分析[J];电网技术;2000年01期

9 潘武略;徐政;张静;王超;;电压源换流器型直流输电换流器损耗分析[J];中国电机工程学报;2008年21期

10 刘建涛;王治华;王珂;;不同结构电压源换流器损耗对比分析[J];电力系统保护与控制;2013年06期

相关会议论文 前5条

1 王丽颖;文俊;徐超;李伟霞;曹智慧;陈熙科;;CCC与LCC换流器的比较研究[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(上册)[C];2008年

2 廖建军;余海生;刘健;;一种带鉴频功能的抗辐射加固高压换流器设计[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年

3 李志铿;王钢;李海锋;;交流不对称故障下HVDC换流器的阻抗频率特性研究[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(上册)[C];2008年

4 李伟霞;文俊;刘连光;马光磊;王丽颖;徐超;;GIC对高压直流输电换流器谐波干扰的研究[A];第十一届全国电工数学学术年会论文集[C];2007年

5 吴红斌;丁明;黄凯;李生虎;;交直流系统暂态仿真中换流器的改进准稳态模型[A];安徽省电机工程学会优秀学术论文集(2002-2003)[C];2005年

相关博士学位论文 前9条

1 辛业春;基于MMC的高压直流输电系统控制策略研究[D];华北电力大学;2015年

2 李季;滤波换相换流器及其对直流输电系统稳定性影响分析[D];湖南大学;2008年

3 陈谦;新型多端直流输电系统的运行与控制[D];东南大学;2005年

4 孔明;模块化多电平VSC-HVDC换流器的优化控制研究[D];中国电力科学研究院;2014年

5 许建中;模块化多电平换流器电磁暂态高效建模方法研究[D];华北电力大学;2014年

6 潘武略;新型直流输电系统损耗特性及降损措施研究[D];浙江大学;2008年

7 马玉龙;高压直流输电系统的稳定性分析[D];华北电力大学(北京);2006年

8 丁辉;VSC-HVDC与平行架设交流线路电磁感应分析及抑制策略研究[D];华北电力大学(北京);2010年

9 张静;VSC-HVDC控制策略研究[D];浙江大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 吴桂良;基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统研究[D];西南交通大学;2015年

2 郭龙;±1100kV直流系统受端分层接入方式下的直流控制研究[D];华北电力大学;2015年

3 林周宏;模块化多电平换流器的建模与控制策略研究[D];华北电力大学;2015年

4 崔灿;模块化多电平换流器(MMC)的工作机制及其控制研究[D];河南理工大学;2014年

5 庞广恒;并联换流器高压直流输电系统控制保护策略研究[D];中国电力科学研究院;2012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 闫金春;特高压直流输电三脉动换流器模型的研究[D];华北电力大学(北京);2007年

8 周丹;基于电压源型换流器的多端直流输电系统控制仿真研究[D];华中科技大学;2008年

9 刘龙龙;基于电压源型换流器的多端直流输电系统控制策略研究[D];北京交通大学;2015年

10 王丽颖;基于CCC换流器的高压直流输电的比较研究[D];华北电力大学(北京);2009年



本文编号:1504570

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/1504570.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户01a79***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com