基于MMC的高壓直流輸電控制策略研究.pdf

1、傳統(tǒng)兩電平換流器(VSC)在高壓直流輸電(HVDC)領(lǐng)域越來(lái)越受到性能和電壓等級(jí)的限制，而模塊化多電平換流器(MMC)得益于其獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使它具有諸多其他低電平換流器無(wú)法媲美的優(yōu)點(diǎn)，從而使MMC-HVDC技術(shù)在輸電領(lǐng)域得到大力發(fā)展。本文從MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制、調(diào)制技術(shù)、橋臂均壓和環(huán)流抑制入手，提出一種改進(jìn)的均壓優(yōu)化控制算法和基于記憶的環(huán)流抑制算法，相比于傳統(tǒng)控制算法產(chǎn)生了有益效果。
　　本文首先分析了MMC主電路拓?fù)浼斑\(yùn)行

2、機(jī)理，在此基礎(chǔ)上闡述了三相MMC工作原理，主流調(diào)制策略。建立MMC的數(shù)學(xué)模型，分析其交流側(cè)與直流側(cè)電氣量關(guān)系以及橋臂子模塊電容和橋臂電感元件能量交換機(jī)制，并對(duì)MMC運(yùn)行特性進(jìn)行分析，進(jìn)而揭示其控制原理，為后面章節(jié)研究坐標(biāo)變換及控制策略奠定基礎(chǔ)。
　　其次在分析了子模塊電容電壓波動(dòng)原理和橋臂環(huán)流產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出子模塊均壓和橋臂環(huán)流抑制策略。在均壓控制研究中，介紹了以基于最近電平逼近調(diào)制(NLM)的電容電壓排序法為代表的傳統(tǒng)控制

3、策略，在此基礎(chǔ)上提出一種改進(jìn)的均壓優(yōu)化算法，并在Matlab/Simulink平臺(tái)中對(duì)兩種方法的控制效果進(jìn)行了仿真比較;在環(huán)流控制中，詳細(xì)介紹了記憶控制原理，并將它應(yīng)用于環(huán)流抑制器，與基于PI控制的傳統(tǒng)環(huán)流抑制器進(jìn)行了性能比較，并仿真分析。
　　最后研究了MMC-HVDC系統(tǒng)控制策略，主要搭建并對(duì)比了基于αβ兩相靜止坐標(biāo)系下和dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制策略分別在穩(wěn)態(tài)控制和交流系統(tǒng)暫態(tài)控制下的效果發(fā)揮。提出在αβ坐標(biāo)系下采用比例諧振

4、控制用于控制器的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。針對(duì)穩(wěn)態(tài)控制策略，分析比較了基于dq坐標(biāo)系和αβ坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型，得出αβ坐標(biāo)系下控制量無(wú)交叉耦合項(xiàng)的結(jié)論。據(jù)此設(shè)計(jì)了基于PR控制器的電流內(nèi)環(huán)控制器，再搭配上基于PI控制的功率外環(huán)控制器，代替?zhèn)鹘y(tǒng)雙PI控制器作為MMC-HVDC系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制器;針對(duì)交流系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)的暫態(tài)控制策略，運(yùn)用對(duì)稱分量法分別建立了dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系和αβ靜止坐標(biāo)系下的正、負(fù)序分量的數(shù)學(xué)模型，提出在αβ坐標(biāo)系下選擇PR控