模块化多电平换流器变流控制策略研究

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1、学校代号10532学号S150900711分类号TM46密级公开硕士学位论文模块化多电平换流器变流控制策略研究学位申请人姓名龚喜长培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称荣飞副教授学科专业电气工程研究方向电力电子变流技术论文提交日期2018年4月16号学校代号：10532学号：S150900711密级：公开湖南大学硕士学位论文模块化多电平换流器变流控制策略研究学位申请人姓名：龚喜长导师姓名及职称：荣飞副教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电气工程论文提交日期：2018年4月16号论文答辩日期：2018年5月20号答辩委员会主席：黄守道教授R

2、esearchonControlStrategiesofModularMultilevelConverterbyGONGXichangB.E.(HunanUniversityofScienceandTechnology)2014AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectricalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfes

3、sorRONGFeiApril,2018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作品。对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，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后果由本人承担。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，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

4、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1、保密，在______年解密后适用本授权书。2、不保密。√（请在以上相应方框内打“”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I模块化多电平换流器变流控制策略研究摘要近年来广受关注的模块化多电平换流器（ModularMultilevelConverter，MMC）突破了传统的换流器拓扑。和传统电压源换流器相比，MMC不仅可以有效降低开关器件的电压应力，解决器件串联均压问题，而且具有易于多电平高电压输出等特点，在高压换流场合中得

5、到了广泛应用。本文主要针对传统子模块电压测量方法在子模块电压传感器数量减少时存在的子模块均压性能恶化问题和MMC传统控制策略控制系统复杂度高问题进行研究。针对子模块电压传感器数量减少时，传统子模块电压测量方法存在的子模块均压性能恶化问题，提出了一种基于采样电压延时补偿的电压测量技术。首先，分析了子模块电压测量的基本原理。接着，根据电压检测原理研究了一种子模块电容参数校正方法。然后，考虑采样系统固有的延时特性对电压测量精度的影响，建立了采样系统的等效传递函数。接着，将每一个传感器采样得到的阶梯信号等效为脉宽为Ts的脉冲信号的叠加，并分析出了采样时刻

6、前的脉冲信号对当前采样值的影响。最后，以电压补偿的形式消除了对当前时刻采样值影响较大的前h个脉冲信号的影响。仿真和实验结果表明，与传统子模块电压测量方法相比，基于采样电压延时补偿的子模块电压测量方法可以使电压测量误差明显减小，子模块具有良好的均压性能，验证了基于采样电压延时补偿的子模块电压测量技术的正确性和有效性。针对MMC传统控制策略控制系统复杂度高问题，提出了一种MMC的无差拍控制策略。首先，从MMC的基本拓扑出发，推导了MMC的无差拍离散模型。然后，根据对离散模型的分析，将换流器的环流参考值和负载电流参考值作为控制器的输入，不同于传统控制策

7、略以输出电压参考值作为控制器的输入，有效的减少了PI控制器的个数，降低了系统复杂度。接着，根据无差拍控制框图，得到了MMC的内环传递函数，用劳斯判据进行了稳定性分析，用终值定理进行了稳态误差分析。最后，为了验证无差拍控制的控制性能，进行了仿真和实验，仿真和实验结果表明，无差拍控制相比于传统控制策略，不仅有利于降低控制系统复杂度，还能有效的改善其它控制性能指标。关键词：模块化多电平换流器；电压测量；采样电压延时补偿；无差拍控制；劳斯判据；II硕士学位论文AbstractThemodularmultilevelconverter(MMC)isanew

8、typeofvoltagesourceconverter,whichisamajorbreakthroughinthetopologyo