模塊組合多電平變換器(MMC)的均壓策略研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，模塊組合多電平變換器(MMC)以其獨特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，克服了傳統(tǒng)多電平變換器的不足，正成為未來高壓大功率電力變換領(lǐng)域的研究熱點之一。本文對MMC的工作原理、傳統(tǒng)懸浮電容電壓的均壓控制方式以及其優(yōu)化等關(guān)鍵問題進(jìn)行了深入的研究。
　　本文首先分析了MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理，建立了MMC的數(shù)學(xué)模型，并研究了載波移相技術(shù)和最近電平逼近技術(shù)在MMC中的實現(xiàn)方法。
　　MMC采用功率模塊級聯(lián)的結(jié)構(gòu)，正常運行時能

2、量分布在各功率模塊的懸浮電容中。懸浮電容電壓的均衡控制問題是MMC研究的重點以及難點，本文針對造成MMC懸浮電容電壓不平衡和脈動現(xiàn)象的原因進(jìn)行了深入的理論分析，并建立了功率模塊的等效損耗模型。本文研究了目前懸浮電容電壓均衡控制方式:外部平衡控制電路法以及自身的平衡控制算法的基本原理和實現(xiàn)方法。提出兩種改進(jìn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，混合型模塊化多電平轉(zhuǎn)換器(HMMC)以及引入中間環(huán)節(jié)的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)實現(xiàn)均壓。研究了閉環(huán)控制發(fā)以及開環(huán)控制法，包

3、括PI調(diào)節(jié)法、間接反饋法、電容電壓排序法以及NLC控制法，進(jìn)行理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，總結(jié)其優(yōu)缺點以及適用范圍。在傳統(tǒng)均壓策略的基礎(chǔ)上，本文重點研究了其優(yōu)化與改進(jìn)，提出基于NLC調(diào)制技術(shù)的優(yōu)化均壓策略以及基于CPS-SPWM調(diào)制技術(shù)的PI調(diào)節(jié)法的優(yōu)化策略，重點考慮環(huán)流的影響，加入環(huán)流抑制環(huán)節(jié)。
　　在理論分析和軟件仿真基礎(chǔ)上，通過一臺五電平單相半橋MMC實驗樣機(jī)進(jìn)行了實驗驗證。通過實驗進(jìn)一步驗證了本文提出的優(yōu)化的控制策略可行性以及有效