模块化多电平在直流输电系统中的应用与研究

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1、东表乂令硕±学位论文模块化多电平在直流翰电系统中的应用与研究专业名称：电气工程作者姓名；杜瞄舟巧导教师：梅軍ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＡＮＤＲＥＳＥＡＲＣＨＯＦＭＭＣＩＮＨＶＤＣＳＹＳＴＥＭＳＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒ出ｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢＹＤＵ－ＸｉａｏｚｈｏｕＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆ．ＭＥＩＪｕｎＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅ

2、ｒｉｎｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｙ２０１５东南大学学位论文独彻性巧明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。尽我巧，知，，除了文中持别加糾示注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或揉写过的研巧成果一也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。赵艇皆日期心位－＾詞研究生签名：；东南大学学位论文使用巧权声明东南大学、中国科学技术信息硏究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电

3、子文档。，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一。除在保密期内的保密论文外致，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ公布（包括＆电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括＾＾＾电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研巧生签２曰名；导师签名期：ｍ摘要模块化多电平变流器（ＭＭＣ）其有波形质量好、、、输出谐波少模块化程度高可ｌｉｔ叠加输出很高的电压等化点，被认为是最有前途的柔性直流输电系统中的变流器结构。但是目前对于模块化多电平的研究还处于起步阶段．技术还不够成熟。，还有许多的问

4、题没有解决本文在介绍了基于横块化多电平变流器的柔性直流输电系统的基本结构与运行原理的基础上，对模块化多电平变流器的调一制策略、子模块平衡控制策略与故障处理及带故障运行策略进斤了系列的研究。首先，在介绍典型的最近电平逼近法和载波替相脉宽调制法这两种调制算法的基础上，提出了一种新型的定频积分脉宽调制法，，通过对载波进行分段调制得到所需要的调制信号，该算法输出波形质量高、思路清晰、。可扩展性强同时，还介绍了传统的基于排序的子模块平衡控制策略，并提出了基于虚拟循环映射（ＶＬＭ）和基于选择性循环惧射（ＳＶＬＭ）的两种子模块平衡控制策略，分别可Ｗ在系统参数平衡与不平

5、街的情况下保持所有子模块电容电压的平衡与稳定，并且具有汁算、实现快捷方便的特点。还通过引入，对ＳＶＬＭ策略进行了改进量小换位裕度的概念，解决了该策略可能带来的开关频率巧高的问题。使用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｍｕｌｉｎｋｉ环境对上述的调制与平衡控制策略进斤了仿真研究，验证了方案的有效性与正确性。其次，介绍了ＭＭＣ子模块故障的原因与危害，介绍了传统的基于冗余备用的子模块玻障处理方案，并将该方案与ＳＶＬＭ策略结合，将热备用子模块也投入循环映射，提島了热备用子模块的投入速度。为了解决没有热备用子模块时的子模块故障问题，本文提出了缺电平带故障运行方案与线电压恒定带故障运行

6、方案：缺电平带巧障运行方案主要应用于单相系统中，可Ｗ在故障后保持系统一的稳定运行，但是输出电压会发生些崎变故障运行策咯主要应用于王相系统中：线电圧恒定带，可Ｗ在巧障后维持系统的线电压不变。这两种方案都可Ｗ在发生子模块故障后，继续保持系统的稳定，实现系统的短时带故障运行，提髙系统的鲁棒性能。使用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍ山ｉｎｋ环境对上述的故障处理方案进行了仿真研究。，验证了方案的有效性与正确性最后一，搭建了Ｈ相五电平基于模块化多电平变流器的柔性直流输电平台，进行了系列的验证－ＭＭＣ在柔性直流输电系性实验：进斤了Ｈ相ＭＭＣＨＶＤＣ系统的直流输电井网实验，验证了统中

7、的可用性；进行了基于虚拟循环映射和选择性循环映射的定频积分脉宽调制法实验，验证了这两种平衡控制策咯Ｗ及新型调制策略的实用性；进行了子模块故障时的缺电平运行和线电压恒定带故障运行策略，验证了这两种方案对于维持故障系统的持续稳定运行的作用。Ｗ上实验结果均与仿真结一果保持致，共同验证了本文巧提出方案的有效性与实用性。Ｓ模块化多电平关佳宇，柔性直流输电，定频积分，子模块故障处理ＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＭｏｄｕｉｆ也ｅｍｉｓ