基于模塊化多電平換流器的柔性直流輸電系統(tǒng)研究.pdf

1、柔性直流輸電技術(shù)采用全控型開關(guān)器件，它可以實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率獨(dú)立調(diào)節(jié)，輸電能力強(qiáng)，設(shè)計(jì)靈活，解決了常規(guī)直流輸電技術(shù)的諸多瓶頸，因此得到了長足發(fā)展與廣泛應(yīng)用。近年來，一種新型的電壓源型換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——模塊化多電平換流器(MMC)得到越來越多的關(guān)注與研究，成為柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展方向。MMC作為新一代高壓大功率換流裝置，具有輸出波形好、無需濾波裝置、可向無源系統(tǒng)供電點(diǎn)諸多優(yōu)點(diǎn)。雖然近年來MMC成為了學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一，但相對于兩電

2、平的電壓源型換流器，MMC的研究仍處于起步階段。
　　本文分析了模塊化多電平換流器的具體工作原理和運(yùn)行特性，在此基礎(chǔ)上，在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中建立了模塊化多電平換流器的電磁暫態(tài)數(shù)學(xué)模型。介紹了幾種適用于模塊化多電平換流器的調(diào)制策略的原理，并對其中的載波相移脈寬調(diào)制(CPS-PWM)策略進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果證明了這種調(diào)制策略在換流器電平數(shù)較低時的有效性。對模塊化多電平換流器通用的預(yù)充電控制、電容電壓均衡控制和環(huán)流抑制的原理進(jìn)行說明。

3、采用一種基于載波相移脈寬調(diào)制的電壓均衡和環(huán)流抑制控制器，并對其進(jìn)行建模仿真，仿真結(jié)果表明，該控制器的電壓均衡控制和環(huán)流抑制的性能良好。
　　本文還在所建立的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立了基于雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)的矢量控制器，控制器內(nèi)環(huán)實(shí)現(xiàn)電流的解耦控制，控制器外環(huán)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有功類或無功類控制，控制器最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)有功功率和無功功率的獨(dú)立解耦控制。采用Back-stepping法設(shè)計(jì)電流內(nèi)環(huán)控制器以替代矢量控制中電流內(nèi)環(huán)控制，用以增強(qiáng)在系統(tǒng)發(fā)生擾動而引