基于模块组合多电平变换器高压直流输电系统的研究

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1、学位论文版权使用授权书1螋㈣本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：镬匪委L导师签名：签字日期：劲f1年]月罗日签字吼洲脚7月夕日中图分类号：TM46UDC：621．3学校代码：10004密级：公开北京交通大学专业硕士学位论文基于模块组合多电平变换器的高压直流输电系统研究ResearchonM

2、odularMultilevelConverterbasedHVDC(MMC—HVDC)作者姓名：熊焘导师姓名：郑琼林学号：10125659职称：教授工程领域：电气工程学位级别：硕士北京交通大学2012年6月致谢本论文的工作是在我的导师郑琼林教授的悉心指导下完成的，郑老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来郑老师对我的关心和指导。作为模块组合多电平变换器课题组的组长，杨晓峰博士在实验室中带领我们完成了相关的科研工作，同时在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此向杨晓峰博士表示衷

3、心的感谢。在实验室工作期间，游小杰教授、郝瑞祥副教授、林飞副教授、张立伟副教授、孙湖老师、黄先进老师、王琛琛老师、李艳老师、李虹老师、王剑老师、郭希铮老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在椿整实习期间，企业导师刘军总经理、贺明智老师、李志君博士、王裕基博士给我提供了很大的帮助，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，韦克康博士、周明磊博士、贾鹏宇博士以及林智钦、任振华、龚东安、齐丽英、杜明军等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的父母和朋友，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我

4、的学业。中文摘要摘要：基于电压源变换器的高压直流输电(VSC．HVDC)的核心技术之一就是满足更高电压和功率等级的电压源变换器(VoltageSourceConverter，VSC)。模块组合多电平变换器(ModularMultilevelConverter，MMC)作为新型多电平电压源变换器，以其独特的结构优势弥补了传统电压源变换器的不足，十分适用于VSC．HVDC输电系统。论文首先详细分析了MMC的拓扑结构、工作原理和数学模型，深入研究了适用于MMC的开关调制技术。通过单相三电平和五电平MMC的MATLAB仿真结果，对比验证了载波移相SPWM调制和阶梯波调制各自

5、的技术特点及可行性。论文分析了MMC—HVDC的控制原理和数学模型，提出了适用于MMC．HVDC的双环PWM控制策略，可以实现有功、无功功率的独立控制。单位功率因数整流工况的仿真结果验证了控制策略的正确性。提出了一种在阶梯波调制方式下的电压控制策略，通过对方波脉冲进行改进再循环的方法，实现了电容电压的均衡，三电平和五电平的仿真结果验证了该方法的有效性。最后，论文参与开发了一台三相三电平MMC样机和一套基于DSP+FPGA的主从控制系统，利用该平台对前述内容进行实验分析，实验结果进一步验证了本文提出的控制策略的可行性和有效性。关键词：电压源变换器；模块组合多电平变换器

6、；高压直流输电；载波移相正弦脉宽调制；阶梯波调制；功率控制：均压控制分类号：TM46———————————————————————A—BS—T—R—A—CT—————一一ABSTRACTABSTRACT：Voltagesourceconvener(vsc)withhigh。voltageand11i曲．powercapabilitylsoneofthecorecomponentsfortheVSC．HVDC衄smission．AsanewtypeofmultilevelVSC，modularmultilevelconvener(MMC)isanexcelientca

7、ndidateforVSC-HVDCtransmissionapplicationforitsuniquestructuraladvantage．Fhetopology，workingprincipleandmathematicalmodelofMMCareanalyzedfirst,andthenthemodulationtechniquesuitableforMMCisstudiedindetail．Thetechnicalcharacteristicsandfeasibilityofcarrierphase．shiftedSPWMfCPS—SPWM)str