mmc型轻型直流输电实验平台研制

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1、学校代号10532学号S1209W214分类号TM727密级公开工程硕士学位论文MMC型轻型直流输电实验平台研制学位申请人姓名周猛培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称帅智康教授熊颉高工学科专业电气工程研究方向电力电子技术在电力系统中的应用论文提交日期2015年4月29日学校代号：10532学号：S1209W214密级：公开湖南大学工程硕士学位论文MMC型轻型直流输电实验平台研制学位申请人姓名：周猛导师姓名及职称：帅智康教授熊颉高工培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电气工程论文提交日期：2015年4月29日论文答辩日期：2015

2、年5月10日答辩委员会主席：罗安教授ThedevelopmentofMMCtypeHVDC-LightexperimentplatformZHOUMengB.E.(UniversityofsouthChina)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectricalEngineeringintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfe

3、ssorSHUAIZhiKangApril,2015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＃师的指导下独立进行研巧所取得的研究成果。除了文中特别加站标注引用的内容外，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作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，巧己在文中Ｗ明确义式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；曰期：户Ｙ全年主月３曰／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留并向国家有关部口或机构送交

4、论文的复印件和电子版，允许论文被査闽和借阅。本人授权湖南大学可科将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进斤１、检索，可＾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□，在适巧本授权书。＿年解密后２．不保密＾。＂（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）作者签名：序１参日期：州＾年ｙ月引日＼飄名２’；＇體：…月曰等終MMC型轻型直流输电实验平台研制摘要基于MMC换流器的模块化多电平直流输电系统(MMC-HVDC)对功率器件的要求低，具有良好的可扩展性，可以方便地扩展到很高的电压等级和功

5、率水平。此外MMC-HVDC采用IGBT等可关断器件，没有换相失败问题，具有更强的可控性和灵活性，在大容量远距离输电、风力发电等清洁能源并网、改善电能质量等方面具有广阔的应用前景，是解决现代电网诸多挑战的重要手段之一。首先，本文详细研究了MMC的数学模型，包括开关模型、平均值模型以及小信号模型，并给出了这些数学模型的详细推导过程。通过引入开关函数，得出桥臂电压、电流状态方程；利用开关周期平均算子，将桥臂状态方程平均化得到开关周期平均模型；在此基础上，推导出MMC换流器的小信号模型。通过仿真和实验分别研究了使用外部电源的逐模块充电方法。

6、针对逐模块充电方法的不足之处，分析了适用于模块化多电平逆变器的交流电源充电方法，并给出了仿真和实验结果。其次，详细研究了MMC换流站控制策略以及子模块电容电压均压控制策略，并依据自动控制理论，给出了控制器参数的详细设计步骤。基于连续数学模型，推导出MMC-HVDC换流站级控制系统结构，并对优化后的双闭环控制系统中相关控制器主要参数的设计方法进行了深入研究。采用前馈-反馈控制和稳态逆模型相结合，使控制系统具有优越的稳态和暂态响应特性。时域仿真结果表明，本文推导的控制系统结构及其参数设计方法应用于MMC型轻型直流输电系统时，系统具有良好的

7、稳态和暂态特性。最后，研制了一套三相模块化多电平逆变器的实验平台。从硬件设计和软件设计两个方面详细介绍MMC实验平台的设计过程。首先给出了实验平台的总体设计思路，重要硬件电路框图和软件流程图。在此基础上研制了一台小功率三相实验平台并对实验结果进行了相应的分析。实验结果证明了本文研究结论的正确性，为后续进一步的研究打下了坚实的基础。关键词：模块化多电平换流器；控制系统设计；控制器参数计算；软硬件设计II工程硕士学位论文AbstractModularmultilevelHVDCsystem(MMCHVDC)whichbasedonMMCc

8、onverterhavealowrequirementforpowerdevice,goodscalabilityandcanbeeasilyextendedtohighvoltagelevelandpowerlevel