模塊組合多電平變換器(MM)研究.pdf

1、隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，多電平變換器及其控制技術的研究正逐漸成為高壓大功率電力應用領域的研究熱點。模塊組合多電平變換器(MMC)以其獨特的結構優(yōu)勢，克服了傳統(tǒng)多電平變換器的不足，同時在高壓電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題尤其是負序問題治理方面具有良好的潛力。本文圍繞MMC的關鍵技術、裝置系統(tǒng)設計及其在電能質(zhì)量領域的應用進行了深入細致的研究。
　　論文首先分析了MMC的環(huán)流特性及影響環(huán)流的關鍵因素，建立了MMC的環(huán)流模型，研究結果表明環(huán)流

2、無法完全消除，可通過改進控制策略的方法抑制其中的電壓控制分量；相間環(huán)流的存在表明MMC可通過公共直流母線實現(xiàn)三相電網(wǎng)之間的有功和無功能量交換，這是MMC實現(xiàn)負序電流平衡應用的理論基礎。在分析MMC環(huán)流模型基礎上，提出了一種通用環(huán)流抑制策略，可有效抑制環(huán)流對橋臂電流、共模電壓和公共直流母線電流低頻振蕩的影響。接著，論文研究了MMC系統(tǒng)關鍵參數(shù)的諧波解析式，提出一種基于改進型開關函數(shù)的諧波抑制策略，能有效抑制橋臂電流中的低次諧波分量，降低對

3、橋臂電感的濾波要求。推導了MMC的數(shù)學模型，分析了電流解耦控制原理，為進一步研究MMC的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)運行特性提供了依據(jù)。
　　論文研究了適于MMC特點的脈沖調(diào)制技術。對直流電壓控制開環(huán)條件下多載波正弦脈寬調(diào)制技術及脈沖移相技術應用于MMC的輸出特性對比研究表明，載波移相SPWM技術更適合于MMC的控制。研究了一種雙調(diào)制波載波移相SPWM技術(DM-CPS-SPWM)及其在MMC中的具體實現(xiàn)方法，并提出一種載波循環(huán)分布的載波層疊SPW

4、M(CD-ROT-SPWM)技術，實現(xiàn)了有功能量在功率單元中的近似平均分配。
　　論文研究了MMC的直流電容電壓控制策略。提出了兩種無需外加直流供電電源的預充電控制方案，解決了MMC直流電容電壓的同步初始化問題。分析了引起直流電容電壓不平衡的根本原因，研究了一種基于自身平衡控制算法的直流電容電壓控制策略。仿真和實驗結果表明該控制方法具有良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性，實現(xiàn)了直流電容電壓的穩(wěn)定平衡控制。
　　論文同時研究了MMC裝置系統(tǒng)

5、設計和實現(xiàn)中的關鍵問題。分析了MMC主電路參數(shù)的設計原則，開發(fā)了兩套MMC樣機實驗系統(tǒng)及一套基于DSP和FPGA的數(shù)字化主從式控制系統(tǒng)。
　　最后，論文完成了MMC在電能質(zhì)量治理領域的研究實例。研究了基于MMC的STATCOM裝置(M-STATCOM)的電路結構、工作原理和控制方案；確定了負序平衡應用下M-STATCOM的容量需求；仿真和實驗結果表明，M-STATCOM不僅可實現(xiàn)感性/容性無功發(fā)生功能，也可實現(xiàn)對包括負序、無功和諧