基于MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)新型控制方法研究.pdf

1、模塊化多電平換流器（Modular Multilevel Converter，MMC）是最近幾年才提出來(lái)的新型多電平電壓源型換流器，在多電平換流器發(fā)展歷程中具有重要意義。得益于模塊化設(shè)計(jì)，相較2電平、3電平電壓源型換流器，基于MMC的柔性直流輸電僅需通過(guò)改變相單元子模塊數(shù)量就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸電電壓以及功率等級(jí)的擴(kuò)展，而且由于具有內(nèi)部參數(shù)相同的模塊化結(jié)構(gòu)、無(wú)動(dòng)態(tài)靜態(tài)均壓?jiǎn)栴}、無(wú)需變壓器及濾波器等優(yōu)勢(shì)，使得建設(shè)MMC-HVDC成為未來(lái)高壓直流

2、輸電工程領(lǐng)域的趨勢(shì)。本文研究了MMC-HVDC系統(tǒng)的新型控制方法，主要包括以下內(nèi)容：
　　（1）介紹研究背景及意義，對(duì)目前主要的幾種多電平換流器進(jìn)行概述，介紹MMC的研究現(xiàn)狀、技術(shù)特點(diǎn)以及應(yīng)用前景，闡述本文的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)。
　?。?）介紹MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立abc、αβ和dq三種坐標(biāo)系下MMC-HVDC系統(tǒng)的低頻動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。深入研究 MMC結(jié)構(gòu)，分析子模塊及三相 MMC工作原理，推導(dǎo)MMC換流器的數(shù)學(xué)模型，探討其運(yùn)行特

3、性。
　?。?）詳細(xì)闡述 MMC-HVDC系統(tǒng)的換流閥級(jí)控制策略。重點(diǎn)介紹載波移相 PWM調(diào)制和最近電平逼近調(diào)制的工作原理和實(shí)現(xiàn)方式，對(duì)比兩種調(diào)制策略的適用范圍和各自的優(yōu)勢(shì)。重點(diǎn)闡述子模塊電容電壓均衡控制的重要性，介紹兩種常用的電容電壓均衡控制策略。提出一種新型改進(jìn)電壓排序優(yōu)化策略，在MATLAB仿真平臺(tái)搭建MMC仿真模型，分別對(duì)分級(jí)式電容電壓均衡控制策略和改進(jìn)型電壓排序優(yōu)化策略進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證載波移相PWM調(diào)制策略、最近電平逼

4、近調(diào)制策略以及上述電容電壓均衡控制策略的正確性和有效性。
　　（4）詳細(xì)推導(dǎo)和分析環(huán)流中交流分量產(chǎn)生機(jī)理，證明 MMC中相間環(huán)流中只包含偶次倍頻環(huán)流分量，對(duì)環(huán)流主要成分二倍頻負(fù)序分量的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。在分析環(huán)流產(chǎn)生機(jī)理以及環(huán)流抑制的基本原則的基礎(chǔ)上，利用第三章電容電壓均衡控制策略仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)環(huán)流抑制基本原則進(jìn)行驗(yàn)證。最后提出并設(shè)計(jì)兩種新型環(huán)流抑制控制器，搭建MMC-HVDC仿真模型，驗(yàn)證提出的新型環(huán)流抑制器正確性和有效性。