基于MMC-HVDC低壓物理實驗裝置的控制策略及監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實驗.pdf

1、近年來，隨著能源問題日益突出，可再生能源并網(wǎng)已成為智能電網(wǎng)研究領(lǐng)域的熱點問題，基于電壓源變換器的高壓直流輸電(Voltage Source Converter Based High Voltage Direct Current，VSC-HVDC)是解決新能源并網(wǎng)的重要手段之一。鑒于傳統(tǒng)多電平拓?fù)湓赩SC-HVDC應(yīng)用中存在的諸多缺陷，一種新興的模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter，MMC)，以其易

2、于模塊化、有較低的諧波含量和du/dt、可將低耐壓功率器件級聯(lián)于中壓/高壓應(yīng)用系統(tǒng)中等優(yōu)點而備受關(guān)注。MMC在VSC-HVDC中的應(yīng)用(MMC-HVDC)成為了一個重要的研究方向。
　　本文首先研究了MMC的工作原理，在此基礎(chǔ)上給出了MMC-HVDC低壓物理模型的設(shè)備參數(shù)及主要性能指標(biāo)，并對MMC-HVDC綜合控制策略進行理論分析。針對現(xiàn)有鎖相技術(shù)存在的缺陷，本文提出了一種基于d-q變換的開環(huán)鎖相技術(shù)，把已知頻率作為d-q變換的同

3、步旋轉(zhuǎn)頻率，通過解耦網(wǎng)絡(luò)來消除負(fù)序分量，最后分別通過仿真及實驗驗證了該鎖相方法的有效性。
　　其次，為更好的監(jiān)視MMC-HVDC低壓物理裝置的運行情況，本文提出了一種MMC-HVDC監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案。該方案采用了客戶端—服務(wù)器模式，其中服務(wù)器采用了TI的雙核微處理器F28M35，客戶端是基于Labview編寫的人機界面，兩者通過Lwip網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)通信。本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)了三個基本功能:數(shù)據(jù)監(jiān)測及顯示、故障檢測、上電啟動。

4、>　　最后介紹了MMC-HVDC半實物仿真與低壓物理實驗平臺之間的關(guān)系，并給出了低壓物理實驗平臺的設(shè)計方案，包括實驗檢測及調(diào)理電路、控制系統(tǒng)、主電路等硬件電路設(shè)計。通過對比串行控制與并行控制間的優(yōu)缺點，最終采用并行控制方案作為MMC-HVDC的控制系統(tǒng)。為驗證以上方案的可行性，同時避免因算法錯誤而燒壞功率開關(guān)管，首先在MMC-HVDC半實物仿真平臺進行驗證，最后在低壓物理實驗平臺中進行相關(guān)實驗。實驗結(jié)果證明了控制策略及監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案的