基于模块化多电平变流器的SVG装置研究

发布时间：2017-03-17 21:03

  本文关键词：基于模块化多电平变流器的SVG装置研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无功补偿对于提高电力系统的电能质量有重要意义。但是传统的无功补偿装置因为输出谐波过大,需要额外增加专门的滤波设备进行谐波治理;并且受其拓扑结构限制,难以推广到高电压、大容量的应用场合。基于级联结构的模块化多电平变流器具有扩展性好、输出谐波小等优点,成为近年来中高压无功补偿应用的研究热点。首先,本文介绍了模块化多电平变流器的工作原理,分析了模块化多电平变流器输出的谐波特性。在此基础上,本文对载波移相方法和最近电平逼近方法的输出谐波大小进行了比较,并选取谐波特性较好的载波移相方法对变流器中的开关器件进行调制。其次,为了维持直流侧电压的稳定,本文对模块化多电平变流器的直流侧电压平衡方法进行了研究。针对单相系统仅含正序分量的特点,本文提出了适用于单相M-SVG公共直流侧电压的平衡方法。为使子模块电容电压保持稳定和一致,同时抑制MMC环流造成的子模块电压直流侧偏置和公共直流侧电压的两倍频分量,本文提出了基于环流抑制的子模块排序的直流侧电压平衡方法。仿真结果验证了该方法的有效性。最后,为了实现M-SVG直流侧电压平衡和指定无功电流发出的功能,本文搭建了单相5电平M-SVG硬件实验平台。以FPGA+DSP作为控制体系,开发了直流侧电压平衡和无功电流输出控制的软件系统。实验结果表明,本文所提的平衡控制方法使得直流侧电压保持稳定;其中,基于环流抑制的子模块排序方法的使用,提高了子模块直流侧电压一致性,减小了其直流偏置和公共直流侧电压的两倍频分量。同时,装置发出的无功电流可以满足给定的参考无功需求。
【关键词】：模块化多电平变流器 无功发生器 载波移相 无功电流检测 环流抑制 子模块排序
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 背景13-16
• 1.1.1 无功功率及无功补偿的意义13-14
• 1.1.2 无功补偿的历史及现状14-16
• 1.2 国内外SVG研究现状16-20
• 1.3 模块化多电平变流器的研究现状20-21
• 1.4 论文主要研究内容和结构安排21-23
• 第二章 单相M-SVG工作原理23-33
• 2.1 SVG基本原理23-24
• 2.2 MMC工作原理24-27
• 2.3 MMC调制方法的选取27-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 单相M-SVG控制方法33-50
• 3.1 单相M-SVG数学模型33-37
• 3.1.1 子模块输出电压33-36
• 3.1.2 单相M-SVG数学模型36-37
• 3.2 单相M-SVG无功电流检测方法37-40
• 3.3 单相M-SVG的直流侧电压平衡方法40-44
• 3.3.1 单相M-SVG公共直流侧电压平衡方法40-41
• 3.3.2 单相M-SVG子模块直流侧电压平衡控制方法41-44
• 3.4 仿真结果44-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 单相M-SVG实验50-69
• 4.1 单相M-SVG平台总体构成50-54
• 4.1.1 单相M-SVG系统工作方案50-51
• 4.1.2 重点元件选型51-54
• 4.2 硬件平台介绍54-57
• 4.2.1 模组55-56
• 4.2.2 主控板56-57
• 4.3 软件系统介绍57-63
• 4.3.1 DSP软件系统设计58-61
• 4.3.2 FPGA系统设计61-63
• 4.4 实验结果63-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第五章 总结与展望69-70
• 5.1 总结69
• 5.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文75-77

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