基于MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、模塊化多電平換流器(MMC)作為一種新型的級聯(lián)多電平換流器，結(jié)構(gòu)高度模塊化、易于級聯(lián)且具有公共的直流母線，非常適合于直流輸電領(lǐng)域。MMC在不同的電壓等級下，只需要改變子模塊的個數(shù)就可以滿足其要求，并且隨著電平數(shù)的增大，諧波輸出越小，子模塊的開關(guān)頻率也可以得到下降，無需另加交流濾波裝置。
　　本文從MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)入手，對其工作原理進行了詳細(xì)分析，并針對MMC子模塊的3個狀態(tài)和6個工作模式進行了介紹。調(diào)制策略是MMC的核心技術(shù)之一，

2、分析了適合MMC換流器的最近電平調(diào)制策略和載波移相調(diào)制策略的實現(xiàn)原理。
　　子模塊電容電壓的均衡是MMC正常工作的前提，分析了子模塊電容電壓的波動機理，通過對子模塊電容電壓的大小進行排序，結(jié)合最近電平調(diào)制策略來實現(xiàn)子模塊電容電壓的均衡。MMC三個相單元電壓的不均衡會引起內(nèi)部環(huán)流的產(chǎn)生，為抑制環(huán)流，根據(jù)環(huán)流產(chǎn)生的機理，仿真分析了通用MMC相間環(huán)流的抑制策略，重點分析了基于PR控制器的環(huán)流抑制策略，證實了基于PR控制器的環(huán)流抑制策略簡

3、化了控制器的結(jié)構(gòu)。
　　基于MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)(MMC-HVDC)的核心功能是實現(xiàn)功率的傳輸，在功率的控制方面，通過對MMC-HVDC系統(tǒng)的建模，在dq坐標(biāo)系下建立了基于dq解耦控制的MMC-HVDC系統(tǒng)模型，實現(xiàn)了有功和無功的解耦控制?？紤]到dq解耦控制方法是雙閉環(huán)PI控制結(jié)構(gòu)，需要大量PI控制器，為簡化控制器結(jié)構(gòu)，提出了基于MMC-HVDC的模型預(yù)測控制方法，并分別搭建基于dq解耦控制的MMC-HVDC系統(tǒng)和基于模型預(yù)測

4、控制的雙端21電平MMC-HVDC系統(tǒng)仿真模型，對功率階躍、潮流翻轉(zhuǎn)和直流電壓階躍3個工況進行了仿真分析，通過對比分析驗證，模型預(yù)測控制可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，同時模型預(yù)測控制方法基于離散化的數(shù)學(xué)模型，更加易于數(shù)字實現(xiàn)。
　　針對交流系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障的情況，建立了MMC-HVDC系統(tǒng)在故障下的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了在αβ靜止坐標(biāo)系下以抑制負(fù)序電流為目的的內(nèi)環(huán)控制器，并搭建仿真模型，分別對單相接地故障和兩相接地故障進行了仿真分