模块化多电平变换器的综合控制策略研究

发布时间：2017-08-29 11:25

  本文关键词：模块化多电平变换器的综合控制策略研究

  更多相关文章： 模块化多电平变换器(MMC) 共模、差模模型 平衡控制 直接电流控制 环流抑制 移相载波调制

【摘要】：随着电力电子技术在高压直流输电(HVDC)、风力发电和太阳能发电等新能源领域的应用日益广泛,模块化多电平变换器由于其不需箝位器件,易于模块化和背靠背四象限运行的特性,越来越成为国内外研究机构和高校的研究重点。现阶段关于模块化多电平变换器的研究重点主要集中在:数学模型及其控制策略、保护设计与预充电策略、调制策略以及环流抑制等领域。本文首先分析了传统多电平变换器以及模块化多电平变换器的研究现状。对模块化多电平变换器的系统构成和工作原理进行了详细的阐述,在对模块化多电平变换器建立数学模型的基础上,阐明了对系统建立共模模型和差模模型的思路。针对模块化多电平变换器应用于逆变侧时系统环流和输出电流控制以及功率子模块电容电压平衡控制提出了综合控制策略,并给出了实现电流跟踪给定控制在并网时所需要的锁相环控制原理。其次在Matlab/Simulink环境下对所提出的控制方案进行了仿真,并深入研究了其系统电流控制性能以及功率子模块电容电压平衡控制性能。最后设计并搭建了一台单相4模块的模块化多电平变换器实验样机,其中,主控制器以DSP和CPLD为核心,功率子模块电压采样以及数据传输采用PIC芯片实现。利用样机对所提出的控制方法完成了部分控制实验,实验结果证明了其控制正确性和有效性。
【关键词】：模块化多电平变换器(MMC) 共模、差模模型 平衡控制 直接电流控制 环流抑制 移相载波调制
【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6-7
• ABSTRACT7-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 背景及意义10-11
• 1.2 传统多电平变换器11-15
• 1.2.1 二极管箝位型多电平变换器11-12
• 1.2.2 飞跨电容型多电平变换器12-13
• 1.2.3 H桥级联型多电平变换器13-15
• 1.3 模块化多电平变换器15-18
• 1.4 本课题研究意义及研究内容18-20
• 1.4.1 本课题研究意义18-19
• 1.4.2 本文主要内容19-20
• 第2章 MMC共模/差模模型建立与分析20-31
• 2.1 MMC数学模型分析20-22
• 2.2 MMC环流模型22-23
• 2.3 MMC共模/差模模型建模分析23-26
• 2.4 共模/差模模型前馈控制26-27
• 2.5 锁相环(PLL)原理27-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第3章 正交电流控制的电容电压平衡策略31-42
• 3.1 功率子模块电容电压不平衡机理31-32
• 3.2 正交电流控制能量交换的平衡控制策略32-39
• 3.2.1 相单元平均值控制33-35
• 3.2.2 桥臂内平衡控制35-36
• 3.2.3 桥臂间平衡控制36-39
• 3.3 总体控制策略39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 MMC仿真研究42-60
• 4.1 MMC系统调制方式42-43
• 4.2 单相MMC系统仿真43-54
• 4.3 三相MMC系统仿真54-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 硬件设计与实验60-77
• 5.1 中央处理单元硬件设计61-65
• 5.2 功率子模块硬件设计65-70
• 5.2.1 功率电路65
• 5.2.2 驱动电路65-66
• 5.2.3 电压采样控制电路66-67
• 5.2.4 子模块辅助电源67-69
• 5.2.5 硬件系统框图69-70
• 5.3 系统软件设计70-73
• 5.3.1 DSP软件设计70-71
• 5.3.2 CPLD软件设计71-72
• 5.3.3 PIC软件设计72-73
• 5.4 实验结果73-76
• 5.5 本章小结76-77
• 第6章 总结与展望77-79
• 6.1 工作总结77-78
• 6.2 未来工作展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文83

【共引文献】

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本文编号：753031