模块化多电平逆变器控制技术研究

发布时间：2017-09-26 10:30

  本文关键词：模块化多电平逆变器控制技术研究

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【摘要】：近年来,随着用电量的激增和电力电子技术的快速发展,高压大功率电力电子设备的研究受到了广泛的关注。模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter)拓扑具有结构高度模块化、无需变压器和易于扩展等优点,成为实现高压大功率电能变换有效途径。本文针对模块化多电平逆变器,对其控制系统涉及的调制策略、电容电压平衡算法、电容电压低频脉动抑制措施和控制系统设计等方面进行了深入的研究。本文研究了适用于MMC调制的载波层叠PWM调制技术和载波移相PWM调制技术,并根据载波层叠调制的特点改进了传统的基于电容电压排序的电压平衡算法。此外,本文还从输出电压谐波含量、电容电压平衡效果、控制实现难易程度和电容电压调整速度几个方面,对两种调制技术所采用电容电压平衡策略进行了对比。针对模块化多电平变频器在低频下模块电容电压波动较大的问题,本文深入分析了子模块电容电压的波动规律,推导出了电容电压波动幅值的解析表达式。对于三相模块化多电平逆变器,本文采用在桥臂电压中叠加高频零序分量并在桥臂环流中叠加高频电流分量的方法,抑制电容电压的低频脉动。仿真结果表明采用低频抑制措施后电容电压得到了有效的抑制。最后本文以三相模块化多电平逆变器为控制对象,提出了适用于多模块MMC的分层控制系统设计方案。根据设计本文在MATLAB/Simulink下搭建了三相5电平MMC模型,对控制系统进行了仿真验证,仿真结果证明了上述控制系统的可行性。
【关键词】：模块化多电平逆变器 调制策略 电压平衡 电压脉动抑制 控制系统
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景8
• 1.2 多电平技术发展概述8-11
• 1.3 模块化多电平逆变器研究现状11-14
• 1.3.1 MMC的调制技术12
• 1.3.2 MMC电容电压平衡策略12-14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 第二章 模块化多电平逆变器的工作原理16-23
• 2.1 子模块开关状态16-17
• 2.2 MMC的输出电平17-21
• 2.3 MMC的控制原理21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 MMC的PWM调制技术和电压平衡策略23-46
• 3.1 MMC的载波层叠SPWM调制技术23-33
• 3.1.1 载波层叠调制23-28
• 3.1.2 基于电容电压排序的电压平衡策略28-33
• 3.2 MMC的载波移相PWM调制技术33-42
• 3.2.1 载波移相调制34-38
• 3.2.2 基于平均电压控制的电压平衡策略38-42
• 3.3 载波层叠与载波移相PWM调制技术对比42-44
• 3.3.1 输出电压波形谐波含量对比42-43
• 3.3.2 电容电压平衡策略对比43-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第四章 MMC电容电压低频脉动抑制46-58
• 4.1 MMC电容电压波动规律46-50
• 4.2 电容电压低频脉动抑制措施50-53
• 4.3 仿真验证53-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 MMC控制系统设计及仿真58-66
• 5.1 MMC控制系统设计58-60
• 5.2 子模块电容参数的选取60-61
• 5.3 MMC控制系统仿真61-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 总结66-67
• 6.2 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 杨晓峰;孙浩;支刚;郑琼林;;双星型模块组合型多电平变换器的PWM控制策略[J];电力电子;2010年02期

2 屠卿瑞;徐政;管敏渊;郑翔;张静;;模块化多电平换流器环流抑制控制器设计[J];电力系统自动化;2010年18期

3 廖其艳;郭家虎;赵埕萱;;新型模块化多电平变换器的PWM控制[J];电气传动;2011年09期

4 高建;苏建徽;高航;丁云芝;汪晶晶;;模块化多电平换流器电容电压与环流的控制策略[J];电力系统保护与控制;2014年03期

5 赵岩;胡学浩;汤广福;贺之渊;;模块化多电平变流器HVDC输电系统控制策略[J];中国电机工程学报;2011年25期

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本文编号：922996