海上風(fēng)電場低頻傳輸用MMC控制策略及性能分析.pdf

1、海上風(fēng)電場低頻輸電（low frequency alternating current, LFAC）由于減小了輸電頻率，可以成倍地提高輸電線路的輸電能力，與直流輸電相比，不需要建立海上換流站，極大節(jié)約投資和運(yùn)維成本。模塊化多電平變流器（modular multilevel converter, MMC）集成度高、輸出電能質(zhì)量較好、開關(guān)頻率低，應(yīng)用于大容量海上風(fēng)電場長距離低頻輸電領(lǐng)域極具優(yōu)勢。然而MMC低頻工況下面臨橋臂環(huán)流增大，子模塊損

2、耗增大，損耗計(jì)算不準(zhǔn)確的問題，影響其運(yùn)行可靠性。為了進(jìn)一步提高M(jìn)MC可靠性水平，論文開展MMC損耗的改進(jìn)計(jì)算方法以及橋臂環(huán)流抑制的研究。
　　本文主要內(nèi)容包括：
　?、籴槍Φ皖l輸電用MMC電容電壓波動(dòng)增大影響輸出電能質(zhì)量的問題，對電容電壓波動(dòng)進(jìn)行抑制。首先，結(jié)合MMC的拓?fù)錂C(jī)構(gòu)介紹了MMC的工作原理和改進(jìn)的載波移相調(diào)制策略；其次，采用低頻工況下子模塊電容電壓平衡控制策略對電壓波動(dòng)進(jìn)行抑制；最后，搭建MMC低頻仿真模型對抑制效

3、果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　?、卺槍MC在低頻輸電工況下環(huán)流增大導(dǎo)致MMC損耗計(jì)算不準(zhǔn)確的問題，提出了考慮環(huán)流的低頻輸電用MMC改進(jìn)損耗計(jì)算方法。首先，分析了MMC器件損耗分布不均現(xiàn)象；其次，考慮環(huán)流對開關(guān)器件投入概率的影響，推導(dǎo)了開關(guān)器件的損耗的解析表達(dá)式；最后，基于 PLECS/Simulink聯(lián)合仿真平臺搭建了21電平低頻輸電系統(tǒng)電熱耦合模型，將理論計(jì)算值與耦合模型仿真值進(jìn)行了對比驗(yàn)證。
　?、坩槍MC在低頻輸電工況下橋臂環(huán)

4、流增大的問題，提出一種基于虛擬阻抗的環(huán)流抑制策略。首先，推導(dǎo)了二、四次環(huán)流幅值表達(dá)式；其次，根據(jù)環(huán)流幅值與橋臂阻抗成反比，提出了基于虛擬阻抗的環(huán)流抑制策略；最后，建立21電平低頻輸電用MMC及其控制模型，并與常規(guī)環(huán)流抑制方法進(jìn)行比較驗(yàn)證。
　　④為了分析基于MMC的海上風(fēng)電場低頻輸電性能，首先建立了直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)組并入低頻輸電網(wǎng)仿真模型；其次，提出了低頻輸電用 MMC的有功和無功解耦控制策略；最后，建立基于 B2B-MMC的海