應用于電力電子變壓器的模塊化多電平控制策略研究.pdf

1、隨著社會的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)在系統(tǒng)規(guī)模、電源形式和負荷種類上發(fā)生了巨大的變化，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)已經不能滿足這些要求，電力電子變壓器應運而生。其中三級結構的電力電子變壓器因具有直流端，便于新能源接入，可行性高，功能齊全，控制簡單等優(yōu)點而被廣泛應用。應用于電力電子變壓器的多種拓撲結構中，模塊化多電平因易于擴展、便于冗余設計、開關頻率低、開關損耗少、波形質量高等優(yōu)勢被認為是最具有發(fā)展?jié)摿Φ亩嚯娖酵負浣Y構，將其應用在電力電子變壓器中為中高壓大容量

2、輸電系統(tǒng)提供了很好的解決方案。但MMC調制策略的選擇問題、電容電壓不平衡問題、內部環(huán)流抑制等問題均有待研究。本文以電力電子變壓器為研究背景，將模塊化多電平應用到其輸入級，研究其工作原理、調制策略、電容電壓平衡策略和環(huán)流抑制策略，并對其進行仿真分析與實驗驗證，具體安排如下:
　　首先，介紹了模塊化多電平變換器的SM模塊工作原理和三相MMC工作原理，并建立了數學模型。在數學模型的基礎上列出了其三相電壓電流、模塊電容電壓、橋臂電壓電流和

3、直流側電壓電流的關系，為后面控制器的設計提供了有力保障。分析對比了模塊化多電平的幾種常用調制策略，并選用載波移相脈寬調制方式作為本課題的調制方式。
　　其次，在基于同步旋轉坐標系的系統(tǒng)數學模型基礎上，進行了MMC控制器的設計，并在電流內環(huán)的基礎上加入了電壓外環(huán)以穩(wěn)定直流側輸出電壓。分析了模塊電容電壓不平衡的原因，對比了幾種電容電壓平衡控制方法，選用電壓閉環(huán)的控制方法。本文用PIR控制器替換傳統(tǒng)控制策略中的PI控制器應用到控制方法中

4、，以提高波形質量。在理論分析的基礎上利用MATLAB/SIMULINK搭建三相五電平仿真模型，驗證所提控制策略的有效性。
　　再次，分析了相間環(huán)流產生的原因，并通過公式推導分析得出環(huán)流中的諧波成分。分析對比了幾種環(huán)流抑制方法的優(yōu)劣，提出了一種基于二倍頻負序旋轉坐標變換和四倍頻正序旋轉坐標變換的環(huán)流抑制方法，該方法能同時抑制二、四次環(huán)流，并通過仿真驗證了所提環(huán)流抑制策略的有效性。
　　最后，搭建了三相三電平MMC實驗平臺，對M