模块化多电平变换器型轻型直流输电电压平衡控制研究

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1、学校代号：10532学密号：S1209W23l级：普通湖南大学工程硕士学位论文模块化多电平变换器型轻型直流输电电压平衡控制研究迨窒握童旦期；2Q!垒生垒旦!三旦迨窒筌避旦塑；2Q!垒生堇月12旦ResearchontheVoltageBalanceStrategyofModularMultilevelConverterHVDCLightbyYueYangruiB．E．(HunanUniversity)2012Athesissubmittedinpartialsatisfactionoftherequire

2、mentsforthedegreeofMasterofEngineering1nElectricalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorDengJianguoSeniorEngineerWangMinghuiApril，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果

3、作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：蠹主爽今范日期：2汐ILF年宇月z岁日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密酣

4、(请在以上相应方框内打“／”)作者签名：再、量氕乍汜铆躲7老闰互批日期：1勺1午年5月Z号日日期：1afcf年宇月2扣模块化多电平变换器型轻型直流输电的电压平衡控制研究摘要轻型直流输电在解决交流系统不能同步互联、向无源负荷供电、满足环境保护等方面具有很大的优势。基于模块化多电平变换器型轻型直流输电作为高压直流输电技术的新型拓扑结构，模块化多电平变换器(MMC)以特有的结构优势，改变传统多电平变换器的不足之处。由于MMC是通过功率单元子模块中的悬浮直流电容电压值对直流侧电压进行分压，并且提供合成交流输出电压

5、所需的电压台阶，因此子模块电容电压的稳定对MMC的可靠运行非常重要。本文详细介绍了组成轻型直流输电系统的电压源型换流器的工作原理，模块化多电平变换器的子模块的实现形式、拓扑结构、及工作原理，并提出适合该换流器的调制算法。研究了MMC的环流特点及影响环流的相关因素，建立了MMC的环流模型，分析结果表明环流不能完全去除，但是可以通过改进控制策略的方法抑制环流的电压控制分量。通过分析电容电压的数学表达式，提出抑制环流可以降低直流电容电压的脉动控制策略。然后分析了MMC功率单元直流电容电压的谐波表达式，分析影响M

6、MC子模块电容电压平衡的因素，从电容电压波动方面，研究电容取值的原则和计算方法，分析了MMC子模块预充电过程，给出了子模块不控充电阶段的一般规律，建立了MMC不控充电三相等效模型，在此基础上提出了冲击电流计算式，能够有效应用到限流电阻的选取中；同时，提出了一种子模块预充电控制策略，该策略能够利用交流网侧电压直接将MMC子模块充电至额定电压附近，实现MMC的平稳启动。在对调制策略和子模块控制策略进行分析的基础上，提出了基于载波移相的新型电压平衡控制的方法，在平均电压控制部分改进电流内环，设计了一种基于陷波器

7、和比例谐振控制的环流控制器，采用陷波器提取出环流中的二倍频分量，再以比例谐振控制器对其进行跟踪补偿，从而对环流的快速跟踪，并且在传统的控制策略加入抑制电容电压脉动的控制部分。最后，通过搭建四电平的仿真模型，仿真结果验证了所设计的新型的电压平衡控制策略的有效性，表明该控制方法具有良好的稳态和动态特性，实现了直流电容电压的稳定平衡控制。关键词：模块化多电平变换器；电压平衡；载波移相；环流；比例谐振控制器II工程硕士学位论文AbstractHVDCLightinpowertransmissionhasgreat

8、advantagesinsolvingthenon-synchronousACsysteminterconnection，supplyingpowertotheremotepassiveloadsandsatisfyingthedemandingofprotectingenvironment．HVDCLightbasedonmodularmultilevelconverter(MMC)isanewtopologyofHVDCt