模块化多电平换流器广义稳态分析模型及其应用研究
发布时间：2021-05-11 15:53
模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）与传统两电平或三电平换流器相比,其具有:1)避免了半导体开关器件的直接连接,2)输出波形质量高、谐波含量小,3)开关频率低、换流器损耗小,4)模块化结构易拓展,5)子模块故障处理能力强等优点,近年来受到学术界和工业界的广泛关注。MMC在柔性直流输电、海上风电场并网、中压电机驱动、异步电网互联、无缘孤岛送电等诸多应用场景都具有广阔的应用前景。因此,开展MMC的相关研究具有重要的理论和现实意义,将对现代电网的新形态发展产生深远影响。本文将以模块化多电平换流器为研究对象,在明晰其基本运行与控制原理的基础上,建立一种适用于多种控制模式并具有高计算精度的MMC广义稳态分析模型,基于该模型进一步开展了 MMC子模块电容参数选择、稳态运行性能优化方法方面的研究工作,主要研究内容包括:（1）提出了一种MMC广义稳态分析模型。MMC的稳态分析在主电路参数设计、运行性能评估、保护定值设计等方面都具有十分重要的意义。因此建立了一种广泛适用于多种稳态优化方法并全面考虑各电气量间耦合作用关系的MMC稳态分析模型。在建模过程中,...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 MMC稳态运行特性分析
1.2.2 MMC子模块电容参数选择
1.2.3 MMC运行性能优化
1.3 本文主要研究内容
第二章 MMC基本运行与控制
2.1 引言
2.2 MMC基本运行原理
2.3 MMC运行控制基础
2.3.1 MMC子模块工作原理
2.3.2 MMC基本控制策略
2.4 本章小结
第三章 MMC广义稳态分析模型
3.1 引言
3.2 电气量间的耦合关系
3.3 MMC广义稳态分析模型
3.3.1 基本前提假设
3.3.2 广义稳态分析模型的构建流程
3.3.3 广义稳态分析模型的完整形式
3.4 仿真验证
3.4.1 广义稳态分析模型与传统稳态分析模型的比较
3.4.2 广义稳态分析模型的准确性验证
3.5 实验验证
3.6 本章小结
第四章 MMC子模块电容参数选择
4.1 引言
4.2 子模块电容电压稳态值计算
4.2.1 基于广义稳态模型的电容电压计算方法
4.2.2 基于广义稳态模型的电容电压简化计算方法
4.3 现有电容参数选择方法分析
4.3.1 电容电压直流分量
4.3.2 MMC运行域的影响
4.3.3 电容电压纹波的非对称性
4.4 一种改进的电容参数选择方法
4.4.1 基于广义稳态分析模型的电容参数选择方法
4.4.2 电容参数选择算例
4.5 仿真验证
4.6 实验验证
4.7 本章小结
第五章 MMC稳态运行性能优化
5.1 引言
5.2 附加直流信号对MMC运行性能影响分析
5.2.1 附加直流信号对电容电压直流分量的影响
5.2.2 附加直流信号对电容电压峰值和电容电压波动幅度的影响
5.2.3 附加直流信号对调制信号的影响
5.2.4 附加直流信号对其它电气量的影响
5.3 采用附加直流信号降低MMC电容电压的方法
5.3.1 基本原理及意义
5.3.2 控制策略框图
5.3.3 附加直流信号值及区域的计算
5.4 仿真验证
5.5 实验验证
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要结论
6.2 后续工作展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的学术成果
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]模块化柔直换流器内部环流振荡机理研究[J]. 季柯,孔明,庞辉,杨杰,许韦华,刘杉,汤广福. 中国电机工程学报. 2020(16)
[2]采用三次谐波注入策略的模块化多电平换流器动态相量模型[J]. 李探,梅念,陈东,乐波,马为民,李高望. 电网技术. 2019(09)
[3]MMC不完整运行方式及其控制策略研究[J]. 王韧秋,李振兴,杨卫东,李飞. 中国电机工程学报. 2020(05)
[4]降低MMC子模块电容电压纹波幅值的方法综述[J]. 许建中,李钰,陆锋,樊强,赵成勇,熊小玲,屈海涛. 中国电机工程学报. 2019(02)
[5]张北柔直电网的构建与特性分析[J]. 郭贤珊,周杨,梅念,赵兵. 电网技术. 2018(11)
[6]柔性直流输电系统桥臂过流保护定值配合方法[J]. 屠卿瑞,陈桥平,李一泉,焦邵麟,吴梓亮,李洁. 电力系统自动化. 2018(22)
[7]基于桥臂电流直接控制的模块化多电平换流器控制策略[J]. 辛业春,王威儒,李国庆,王朝斌,江守其. 电力自动化设备. 2018(10)
[8]基于HB-MMC的直流电网直流线路保护技术研究综述[J]. 黄强,邹贵彬,高磊,孙辰军. 电网技术. 2018(09)
[9]模块化多电平换流器的载波层叠脉宽调制策略分析与改进[J]. 白志红,周玉虎. 电力系统自动化. 2018(21)
[10]模块化多电平换流器实时仿真的快速实现方法[J]. 何冰松,李松,周治国,耿华,郑翼鹏. 高电压技术. 2018(07)
博士论文
[1]MMC型柔性直流输电系统建模、安全稳定分析与故障穿越策略研究[D]. 肖亮.浙江大学 2019
[2]基于机器学习的模块化多电平换流器开关器件故障诊断技术研究[D]. 李翠.武汉科技大学 2019
[3]MMC型柔性直流电网建模、分析与控制研究[D]. 肖晃庆.浙江大学 2018
[4]储能型模块化多电平变换器控制方法研究[D]. 李楠.山东大学 2018
[5]基于MMC的高压大功率DC/DC变换器拓扑与控制策略研究[D]. 索之闻.华北电力大学(北京) 2017
[6]基于MMC的柔性直流输电稳态分析方法及控制策略研究[D]. 王金玉.山东大学 2017
[7]适用于架空线路传输的MMC拓扑结构及关键技术研究[D]. 向往.华中科技大学 2017
[8]模块化多电平功率变换关键技术及应用研究[D]. 徐千鸣.湖南大学 2017
[9]MMC-STATCOM控制策略的研究[D]. 井济民.哈尔滨工业大学 2017
[10]模块化多电平换流器及其控制技术研究[D]. 李彬彬.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3181685
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 MMC稳态运行特性分析
1.2.2 MMC子模块电容参数选择
1.2.3 MMC运行性能优化
1.3 本文主要研究内容
第二章 MMC基本运行与控制
2.1 引言
2.2 MMC基本运行原理
2.3 MMC运行控制基础
2.3.1 MMC子模块工作原理
2.3.2 MMC基本控制策略
2.4 本章小结
第三章 MMC广义稳态分析模型
3.1 引言
3.2 电气量间的耦合关系
3.3 MMC广义稳态分析模型
3.3.1 基本前提假设
3.3.2 广义稳态分析模型的构建流程
3.3.3 广义稳态分析模型的完整形式
3.4 仿真验证
3.4.1 广义稳态分析模型与传统稳态分析模型的比较
3.4.2 广义稳态分析模型的准确性验证
3.5 实验验证
3.6 本章小结
第四章 MMC子模块电容参数选择
4.1 引言
4.2 子模块电容电压稳态值计算
4.2.1 基于广义稳态模型的电容电压计算方法
4.2.2 基于广义稳态模型的电容电压简化计算方法
4.3 现有电容参数选择方法分析
4.3.1 电容电压直流分量
4.3.2 MMC运行域的影响
4.3.3 电容电压纹波的非对称性
4.4 一种改进的电容参数选择方法
4.4.1 基于广义稳态分析模型的电容参数选择方法
4.4.2 电容参数选择算例
4.5 仿真验证
4.6 实验验证
4.7 本章小结
第五章 MMC稳态运行性能优化
5.1 引言
5.2 附加直流信号对MMC运行性能影响分析
5.2.1 附加直流信号对电容电压直流分量的影响
5.2.2 附加直流信号对电容电压峰值和电容电压波动幅度的影响
5.2.3 附加直流信号对调制信号的影响
5.2.4 附加直流信号对其它电气量的影响
5.3 采用附加直流信号降低MMC电容电压的方法
5.3.1 基本原理及意义
5.3.2 控制策略框图
5.3.3 附加直流信号值及区域的计算
5.4 仿真验证
5.5 实验验证
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要结论
6.2 后续工作展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的学术成果
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]模块化柔直换流器内部环流振荡机理研究[J]. 季柯,孔明,庞辉,杨杰,许韦华,刘杉,汤广福. 中国电机工程学报. 2020(16)
[2]采用三次谐波注入策略的模块化多电平换流器动态相量模型[J]. 李探,梅念,陈东,乐波,马为民,李高望. 电网技术. 2019(09)
[3]MMC不完整运行方式及其控制策略研究[J]. 王韧秋,李振兴,杨卫东,李飞. 中国电机工程学报. 2020(05)
[4]降低MMC子模块电容电压纹波幅值的方法综述[J]. 许建中,李钰,陆锋,樊强,赵成勇,熊小玲,屈海涛. 中国电机工程学报. 2019(02)
[5]张北柔直电网的构建与特性分析[J]. 郭贤珊,周杨,梅念,赵兵. 电网技术. 2018(11)
[6]柔性直流输电系统桥臂过流保护定值配合方法[J]. 屠卿瑞,陈桥平,李一泉,焦邵麟,吴梓亮,李洁. 电力系统自动化. 2018(22)
[7]基于桥臂电流直接控制的模块化多电平换流器控制策略[J]. 辛业春,王威儒,李国庆,王朝斌,江守其. 电力自动化设备. 2018(10)
[8]基于HB-MMC的直流电网直流线路保护技术研究综述[J]. 黄强,邹贵彬,高磊,孙辰军. 电网技术. 2018(09)
[9]模块化多电平换流器的载波层叠脉宽调制策略分析与改进[J]. 白志红,周玉虎. 电力系统自动化. 2018(21)
[10]模块化多电平换流器实时仿真的快速实现方法[J]. 何冰松,李松,周治国,耿华,郑翼鹏. 高电压技术. 2018(07)
博士论文
[1]MMC型柔性直流输电系统建模、安全稳定分析与故障穿越策略研究[D]. 肖亮.浙江大学 2019
[2]基于机器学习的模块化多电平换流器开关器件故障诊断技术研究[D]. 李翠.武汉科技大学 2019
[3]MMC型柔性直流电网建模、分析与控制研究[D]. 肖晃庆.浙江大学 2018
[4]储能型模块化多电平变换器控制方法研究[D]. 李楠.山东大学 2018
[5]基于MMC的高压大功率DC/DC变换器拓扑与控制策略研究[D]. 索之闻.华北电力大学(北京) 2017
[6]基于MMC的柔性直流输电稳态分析方法及控制策略研究[D]. 王金玉.山东大学 2017
[7]适用于架空线路传输的MMC拓扑结构及关键技术研究[D]. 向往.华中科技大学 2017
[8]模块化多电平功率变换关键技术及应用研究[D]. 徐千鸣.湖南大学 2017
[9]MMC-STATCOM控制策略的研究[D]. 井济民.哈尔滨工业大学 2017
[10]模块化多电平换流器及其控制技术研究[D]. 李彬彬.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3181685
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