基于光纖復(fù)用技術(shù)的模塊化多電平變換器控制系統(tǒng)研究.pdf

1、基于電壓源型變換器的高壓直流輸電(VSC-HVDC)的興起使得與之相關(guān)的高壓大功率變換器再次成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter，MMC)以其高度模塊化、低輸出畸變率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)脫穎而出。近年來(lái)，關(guān)于MMC的研究仍側(cè)重于建模、子模塊電容電壓平衡、內(nèi)部環(huán)流抑制等控制層面，但是與MMC控制系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)及其在樣機(jī)中具體實(shí)現(xiàn)方法有關(guān)的研究并不多，故本文以此作為重點(diǎn)展開(kāi)研究。主要內(nèi)容

2、包括:
　　1)以MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理、調(diào)制策略等理論為基礎(chǔ)，對(duì)已有的MMC兩級(jí)控制系統(tǒng)架構(gòu)和三級(jí)控制系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了分析。兩級(jí)控制系統(tǒng)架構(gòu)由主控制器和輔助控制器組成，三級(jí)控制系統(tǒng)架構(gòu)則在此基礎(chǔ)上增加了一級(jí)子模塊控制器，雖然解決了前者子模塊電容電壓不隔離及采樣復(fù)雜的問(wèn)題，但輔助控制器與每個(gè)子模塊控制器間均需2根下行光纖分別傳輸PWM脈沖信號(hào)、保護(hù)信號(hào)，以及1根上行光纖傳輸子模塊信息，當(dāng)子模塊個(gè)數(shù)較多時(shí)，光纖使用總量變大。若輔助

3、控制器中的PWM調(diào)制改由子模塊控制器完成，可只需1根下行光纖傳輸調(diào)制信息，但子模塊控制器間的同步使得控制系統(tǒng)愈發(fā)復(fù)雜。
　　2)提出了一種基于光纖復(fù)用技術(shù)的MMC三級(jí)控制系統(tǒng)架構(gòu)，并將其具體化為主控制器、相控制器和子模塊控制器。主控制器是系統(tǒng)控制的核心，相控制器用于實(shí)現(xiàn)相內(nèi)PWM調(diào)制及子模塊電容電壓平衡，子模塊控制器用于生成開(kāi)光管驅(qū)動(dòng)信號(hào)、子模塊保護(hù)及子模塊信息監(jiān)測(cè)、上報(bào)。但相控制器發(fā)送給子模塊控制器的PWM脈沖信號(hào)及保護(hù)信號(hào)等命

4、令信息被調(diào)制成不同的矩形脈沖，僅通過(guò)同1根下行光纖傳輸，達(dá)到了節(jié)省光纖使用總量的目的。此外，由于PWM調(diào)制交由相控制器直接完成，只需確保各個(gè)相控制器間的同步，簡(jiǎn)單且易實(shí)現(xiàn)。
　　3)在上述基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)并搭建了一臺(tái)單橋臂子模塊個(gè)數(shù)為8的MMC樣機(jī)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出的控制系統(tǒng)架構(gòu)的可行性。首先介紹了該架構(gòu)采用的DSP和FPGA這兩類控制器;對(duì)相控制器間同步的必要性及可行方案進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析之后，重點(diǎn)分析了各個(gè)控制器間的信息交互內(nèi)