mmc在柔性直流输电中的应用-硕士论文

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1、硕士学位论文题目:MMC在柔性直流输电中的应用研究生专　业指导教师完成日期MMC在柔性直流输电中的应用研究生：指导教师：2016年12月论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日摘要模块化多电平变换器(ModularMultilevelConverter,MMC)是一种具有较好发展前景的新型变换器拓扑结构，本文旨在通过对模块化多电平变换器及其在高压直流输电（MMC-HVDC）中的控制方法进行研究，提高变换器的可靠性。本文首先对MMC的子模块拓扑结构进行分析，详细阐述了子模块的运行机理，并建立了变换器的数学模型

2、。介绍了两种预充电策略，并比较变换器常用的几种调制方式，对其各自的优缺点进行阐述。其次，根据能量守恒原则对子模块电容电压和环流进行数学建模分析，给出了相应的控制器以减小电容电压波动和抑制环流谐波。之后简要分析了MMC系统损耗的组成，给出了所占比重较大的开关损耗的计算方法，并对传统的电容电压排序算法进行优化，提出改进的排序算法，以达到减小开关频率和开关损耗的目的。对控制方法进行仿真验证，证明控制方法的正确性。再次，结合模块化多电平变换器自身特点，详细研究两端MMC-HVDC输电系统中系统控制层、换流站控制层、换流阀控制层

3、中的控制策略。本文对换流站控制层和换流阀控制层进行了详细讨论，给出相应的控制方法，并对各控制层中的控制方法进行了仿真验证，证明控制方法的有效性。最后，设计和搭建了一台三相模块化五电平变换器，给出主要单元的原理图。其中控制单元采用DSP和FPGA协同控制，给出了DSP与FPGA的功能框图与程序流程图。在样机中加入换流站层控制器与换流阀层控制器，分别在本地负载和并网两种工况下进行实验，给出样机稳定运行时的实验波形，验证了所设计控制方法的可行性。关键词：模块化多电平变换器；柔性直流输电；调制策略；电容电压均压控制；环流抑制5

4、9ABSTRACTModularmultilevelconverter(MMC)isarelativelynewandpromisingtopology,whichhasgainedalotofinterestinindustryintherecentyearsduetoitsmodularity,scalability,reliability.Itscharacteristicofmodulardesigncaneasilyadaptedforapplicationsthatrequiredifferentpower

5、andvoltagelevels,suchassuppliesforelectricrailways,staticcompensators(STATCOMs)andhigh-voltagedirectcurrenttransmission(HVDC).ThisdissertationaimstoimprovethereliabilityofthissystembystudyingthecontrolstrategiesofMMCandMMC-HVDCsystems.First,thetopologyandthebasi

6、coperatingprinciplesofSub-Module(SM)areintroduced.Thentwocontrolstrategiesforpre-chargingofcapacitorswereanalyzed.What’smore,thisdissertationcomparedseveralmodulationstrategiesthatarecommonlyusedinsystem,anddescribedtheiradvantagesanddisadvantagesrespectively.Se

7、cond,themathematicmodelforcapacitorvoltage-balancingandcirculatingcurrentwasanalyzedbasedontheconservationofenergy.Accordingtothemathematicmodel,thispaperputforwardthecorrespondingcontrolmethodandcirculatingcurrentsuppressingcontrollertoreducethevoltagefluctuati

8、onandeliminatetheinnerbalancingcurrents.ThenmakeclearthelosscompositionofMMCsystem,andgiveaformulatocalculatetheswitchinglosseswhichtakealargepercentageoftotallosses.