基于MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)研究.pdf

1、基于電壓源型換流器的高壓直流輸電(Voltage Sourced Converter based High Voltage Direct Current，VSC-HVDC)技術國內稱之為“柔性直流輸電”(HVDC-Fexible)技術。以可關斷器件和PWM技術為基礎的柔性直流輸電技術能夠很有效的解決新能源并網(wǎng)、遠距離孤立負荷供電和異步電網(wǎng)互聯(lián)等問題。與兩電平結構相比，基于模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Conv

2、erter，MMC)的柔性直流輸電技術采用模塊化設計，非常易于拓展，開關損耗較小，更適用于高壓直流輸電場合。本文以兩端 MMC-HVDC系統(tǒng)為研究對象，對MMC-HVDC基本工作原理、系統(tǒng)參數(shù)設計和相關控制策略等方面分別進行了分析研究。
　　本文介紹了目前柔性直流輸電所采用的幾種拓撲結構，分析了柔性直流輸電在國內外的發(fā)展狀況以及發(fā)展前景，概述了MMC-HVDC控制策略研究現(xiàn)狀，主要包括調制策略，環(huán)流抑制策略，電壓平衡控制策略和不平

3、衡工況下控制策略。
　　分析了MMC的基本結構和工作原理。分析了MMC-HVDC系統(tǒng)的基本組成結構和工作特性，分析并建立了MMC-HVDC系統(tǒng)的低頻動態(tài)數(shù)學模型。分析了系統(tǒng)參數(shù)設計中橋臂電抗器和子模塊電容選取的重要性，介紹了橋臂電抗器參數(shù)的基本選取方法。通過分析橋臂瞬時功率與橋臂子模塊電容電壓波動之間的關系，提出了一種橋臂子模塊電容值的選取方法。
　　簡要介紹了MMC-HVDC常用的載波移相調制策略和最近電平逼近調制策略。根

4、據(jù)推導出的子模塊電容電壓波動分量表達式，結合最近電平調制策略，詳細說明了橋臂環(huán)流產(chǎn)生的原因。并分別得到了交流系統(tǒng)正常工況下和故障工況下三相橋臂環(huán)流的分布情況。提出了一種橋臂二倍頻環(huán)流抑制策略，實現(xiàn)了橋臂環(huán)流二倍頻的有效抑制。最后，研究了MMC-HVDC橋臂上子模塊間的電壓平衡控制策略，在傳統(tǒng)的電壓平衡控制策略基礎上提出了一種優(yōu)化改進的電容電壓平衡控制策略以實現(xiàn)子模塊電容電壓平衡控制的同時盡量降低功率器件開關損耗。
　　提出了一種兩