MMC电容电压平衡优化算法研究

发布时间：2017-09-27 15:26

  本文关键词：MMC电容电压平衡优化算法研究

  更多相关文章： 模块化多电平换流器(MMC) 电容电压平衡 排序次数 分组策略 质因子分解法

【摘要】：模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)因具有其他电压源型换流器(Voltage Source Converter, VSC)无可比拟的技术优势,将在柔性高压直流输电(Voltage Source Converter based HVDC, VSC-HVDC)领域拥有广阔的应用前景。然而,当MMC桥臂子模块数目过于庞大时,采用传统的基于排序算法的电容电压平衡控制算法进行子模块间的电容电压平衡,将极大地增加控制系统的排序运算量。针对上述问题,首先提出了一种采用分组思想的改进算法,在维持电容电压动态平衡的同时,对桥臂子模块进行分组均压,降低控制器排序运算量。在此基础上,进一步优化分组形式,提出了一种基于质因子分解法的电容电压平衡算法,最大程度降低排序运算量。并且研究了在RT-Lab实时数字仿真环境中大规模MMC-HVDC系统的建模方法,进而验证了所提出优化算法的可行性与有效性。首先,介绍了MMC基本原理、调制策略与稳态控制方法,分析了传统的基于排序算法的电容电压平衡控制算法作用原理,在此基础上提出了一种对开关频率优化的电容电压平衡控制算法。其次,提出了一种改进的电容电压平衡方法,该算法对子模块进行分组均压,减少参与均压的子模块数,并通过所提出的组间电压平衡算法,维持组间电压平衡,从而使桥臂内子模块电容电压维持平衡的同时,减少控制器的运算量,提高模型的仿真速度,并通过定义的排序次数定量比较了传统算法与改进算法的排序运算量。再次,在改进算法的基础上,类比整数质因子分解的思想,进一步优化分组形式,提出了一种基于质因子分解法的最优化算法,即将子模块按质因子分解法形式进行分组,且质因子按从大到小的排列顺序对桥臂子模块进行多层分组。并且经过数学推理,证明了采用基于质因子分解法的多层分组形式,桥臂完成一次电容电压全排的排序次数最少。最后,基于RT-Lab实时数字仿真环境中搭建的201电平MMC-HVDC系统,对改进算法与基于质因子分解法的最优化算法进行验证,仿真结果表明两种算法均能实现电容电压的动态平衡,并对模型的仿真速度有较大的提高,从而验证了两种电容电压平衡优化算法的可行性与有效性。
【关键词】：模块化多电平换流器(MMC) 电容电压平衡 排序次数 分组策略 质因子分解法
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM721.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 直流输电技术简介9-12
• 1.1.1 传统高压直流输电发展概况9-10
• 1.1.2 柔性直流输电发展概况10-12
• 1.2 电压源换流器拓扑结构介绍12-16
• 1.2.1 两电平电压源换流器拓扑结构12-13
• 1.2.2 箝位型多电平电压源换流器拓扑结构13-14
• 1.2.3 模块化多电平电压源换流器拓扑结构14-16
• 1.3 模块化多电平换流器存在的问题16-17
• 1.4 本课题的主要内容和主要工作17-18
• 第2章 模块化多电平换流器基本工作原理与控制策略18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 模块化多电平换流器拓扑结构分析18-23
• 2.2.1 子模块拓扑结构18-21
• 2.2.2 模块化多电平换流器数学模型21-23
• 2.3 模块化多电平换流器的调制策略与控制方法23-27
• 2.3.1 模块化多电平换流器的调制策略23-24
• 2.3.2 模块化多电平换流器的控制方法24-27
• 2.4 子模块电容电压平衡控制算法及其优化27-32
• 2.4.1 传统子模块电容电压平衡控制算法27-28
• 2.4.2 优化开关频率的子模块电容电压平衡控制算法28-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 改进的子模块电容电压平衡控制算法33-45
• 3.1 引言33-34
• 3.2 改进的电容电压平衡控制算法34-37
• 3.2.1 排序次数34
• 3.2.2 组间电压平衡算法34-36
• 3.2.3 改进的电容电压平衡算法36-37
• 3.3 仿真验证37-44
• 3.3.1 MMC的RT-Lab建模方法研究37-40
• 3.3.2 仿真分析40-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 基于质因子分解法的电容电压平衡优化算法45-56
• 4.1 引言45
• 4.2 基于质因子分解法的电容电压平衡优化算法45-50
• 4.2.1 基于质因子分解法的多层分组形式45-47
• 4.2.2 质因子分解算法再优化47-49
• 4.2.3 电容电压平衡分组排序的最优化方法49-50
• 4.3 硬件实现配置要求50-52
• 4.4 仿真验证52-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 结论与展望56-58
• 5.1 本文的主要结论与创新点56
• 5.2 后续研究工作展望56-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果62-64
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作64-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 李强;贺之渊;汤广福;司德亮;郑斌毅;殷志良;;新型模块化多电平换流器空间矢量脉宽调制方法[J];电力系统自动化;2010年22期

2 韦延方;卫志农;孙国强;孙永辉;滕德红;;适用于电压源换流器型高压直流输电的模块化多电平换流器最新研究进展[J];高电压技术;2012年05期

3 刘隽;贺之渊;何维国;包海龙;季兰兰;;基于模块化多电平变流器的柔性直流输电技术[J];电力与能源;2011年01期

4 赵昕;赵成勇;李广凯;饶宏;黎小林;;采用载波移相技术的模块化多电平换流器电容电压平衡控制[J];中国电机工程学报;2011年21期

5 彭茂兰;赵成勇;刘兴华;郭春义;;采用质因子分解法的模块化多电平换流器电容电压平衡优化算法[J];中国电机工程学报;2014年33期

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本文编号：930466