模塊化多電平變換器建模與模擬仿真技術研究.pdf

1、隨著電力電子技術的發(fā)展，脈寬調(diào)制（PulseWidthModulation，PWM）功率變換器在交/直流電源、逆變器、新能源發(fā)電、交值流輸電等功率變換系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。特別地，模塊化多電平變換器(ModularMultilevelConvert，MMC)因為其模塊化的結(jié)構(gòu)，在高壓直流輸電系統(tǒng)中越來越受關注。而在工程應用中，隨著現(xiàn)在電力系統(tǒng)電壓等級的進一步升高，對電力系統(tǒng)仿真技術的要求也越來越高。雖然實時仿真器可以解決這一問題，但是

2、，現(xiàn)有的數(shù)字式實時仿真器需采用多核高速計算機或FPGA配合實時算法，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴，而且還存在仿真步長受限問題。
　　所以，本文提出了一種新的技術，即PWM功率變換器的模擬仿真電路。由于PWM功率變換器在結(jié)構(gòu)上至少包括一個半橋型功率開關電路、電抗器、電容器、電阻和電源等，所以，本文所提出的模擬仿真電路是采用電子模擬開關電路和由運算放大器電路構(gòu)成的一階慣性電路、比例積分電路、比例放大電路、加法電路、反向器電路及直/交流信號發(fā)

3、生器電路等來模擬等效代替PWM功率變換器實際回路中的功率開關電路、電抗器、電容器和電阻等元件而搭建的低電壓電路。并且稱這種以運算放大器等模擬器件為基礎搭建的主回路仿真平臺為半實物仿真平臺。
　　該方法與傳統(tǒng)的仿真技術以及現(xiàn)有的實時仿真器相比，不需要計算機等高等設備，具有仿真精度高、成本低、易于實現(xiàn)和不存在仿真步長受限等優(yōu)點;該平臺還可以用來調(diào)試前期的控制策略和算法，在控制策略通過驗證后，只需要做少量改動或者如果設計精確甚至不需要改

4、動就可以直接用來控制系統(tǒng)的真實強電主回路（由于模擬仿真電路只模擬仿真主電路，所以模擬電路和實際電路可以使用同一套控制系統(tǒng)），這樣做可以快速驗證算法的可行性，縮短開發(fā)周期，同時避免了因算法錯誤而導致PWM功率開關管燒壞，節(jié)約開發(fā)經(jīng)費。
　　本文首先介紹了PWM功率變換器模擬仿真電路及其實現(xiàn)方法，然后以半橋降壓型PWM變換器為例進行了詳細的講解，最后在PSIM仿真軟件中進行了仿真實驗，驗證所搭建模擬仿真電路的正確性。
　　其次，

5、本文先從三相MMC的工作原理和等效電路圖出發(fā)，給出了其主設備的參數(shù)值和綜合控制策略;然后建立了三相MMC運行于整流、逆變和背靠背狀態(tài)時的模擬仿真電路，并在PSIM仿真軟件中分別驗證了它們的正確性。
　　最后，進行了硬件設計和硬件實驗。一方面以半橋降壓型PWM變換器為例，搭建了它的半實物仿真系統(tǒng)和它在實時仿真器RT-LAB的仿真模型，同時分別給出了實驗結(jié)果，并進行了對比，實驗結(jié)果證明了模擬仿真電路相較于實時仿真器的優(yōu)勢;另一方面，搭