模块化多电平变换器在高压直流输电上的应用研究

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1、分类号学号M201271109学校代码10487密级硕士学位论文模块化多电平变换器在高压直流输电上的应用研究学位申请人：陶玉普学科专业：新能源科学与工程指导教师：康勇教授陈宇副教授答辩日期：2015年5月19日AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonModularMultilevelConverterappliedtoHVDCCandidate:TAOYu

2、PuMajor:NewEnergyScienceandEngineeringSupervisor:Prof.KANGYongAssoc.Prof.CHENYuHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015本文受：国网科学技术项目《直流电网用高压DC/DC变换器前期技术研究》资助谨致谢意!华中科技大学硕士学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引

3、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过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月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，即：学校有权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。本人授权华中科技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。保密□，在___

4、___年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要能源问题是个世界问题，已经越来越得到人们的关注。新能源技术特别是风能发电是解决能源危机的一个重要方法。由于海上风速较陆地高，风力比较稳定，各种干扰小，风场发电量大，大力发展海上风电场，是风力发电的一个必然趋势。海上风电场通过高压直流输电的方式连接到电网，能够克服输电距离和容量有限的问题，因此基于高压直流输电的海上风电系统已经成为了一个重要的研究热点。海上

5、风电场直流并网系统已经开始进入了多端直流并网方式的阶段，在多端直流输电海上风电场并网系统中，需要进行2~3级的直流变换，则必须需要DC/DC变换器。由于高压直流输电技术快速发展，其电压水平和容量也变得越来越大，制造适用于中高压大功率的电力电子变换器应用在高压直流输电系统中，是电力电子技术的一大挑战。模块化多电平变换器（ModularMultilevelConverter-MMC）具有模块化设计，开关频率低，输出波形好的优点，已经成为了应用在高压直流输电系统中最具有竞争力的变换器之一。本文研究的是应用模块化多电

6、平变换器做DC/DC变换器，所采用的拓扑是DC/DC半桥MMC这种背靠背的拓扑。首先分析其基本工作原理，建立其数学模型，分析了解整个变换器的功率流动规律；然后寻找适合这种模块化多电平变换器拓扑的调制方法，在回顾总结模块化多电平变换器调制方法的基础上，结合所采用拓扑电路的特点，即中间交流变压器需要工作在高频模式，并且对波形质量要求不高，提出了一种改进的最近电平调制方法；接着分析应用改进的最近电平调制方法下的变换器开关器件的损耗，并进行了开关器件损耗的实例计算；最后搭建了一个MMC的样机，通过实验得到波形，验证改

7、进的最近电平调制方法的有效性以及功率流动推算的正确性。关键词：海上风电系统，高压直流输电，模块化多电平变换器，DC/DC变换，功率流动，损耗I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTEnergyproblemisaworldwideproblem,hasgotmoreandmorepeople'sattention.Newenergytechnologyisanimportantmeanstosolveenergyproblems,especiallywindpower.Offshorewindfarmsha

8、vevarietyoffeaturessuchashighwindspeed,windstability,lessinterferenceandlargepowergeneration,windfarmsextendfromlandtosea,isthetrendoffuturedevelopmentofwindpower.OffshorewindfarmconnectingtogridbyHVDC