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文檔簡(jiǎn)介
1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源消耗以及環(huán)境保護(hù)的矛盾日益尖銳,加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及大力推進(jìn)“節(jié)能減排”成為解決上述矛盾的主要手段。要“節(jié)能減排”,就需要節(jié)約能源、降低能源消耗、減少污染物排放。具體到電力系統(tǒng)中來說,就需要通過減少無功功率的輸送以降低網(wǎng)損、抑制系統(tǒng)中的諧波以提高設(shè)備的利用率等措施來保證電能的配送效率,達(dá)到節(jié)約能源的目的;與此同時(shí),還需要向用戶提供一個(gè)優(yōu)質(zhì)、可靠的電能供應(yīng)環(huán)境,以保障用戶的生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行,從而使用戶提
2、高生產(chǎn)效率,進(jìn)而達(dá)到降低能源消耗、減少污染物排放的目的。因此,電能質(zhì)量問題以及優(yōu)質(zhì)電力供應(yīng)已成為當(dāng)前保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展所必須重視并予以解決的重要問題。
統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(Unified Power Quality Conditioner, UPQC)作為一種可同時(shí)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)中電壓質(zhì)量和電流質(zhì)量問題統(tǒng)一協(xié)調(diào)解決,滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)需要的電能質(zhì)量綜合治理裝置,其已初步具備了進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用的條件。通過UPQC的合理利用,可以很好
3、解決一個(gè)供電區(qū)域內(nèi)用戶對(duì)多種電能質(zhì)量問題的訴求,并從技術(shù)上避免了多種治理設(shè)備的協(xié)調(diào)控制問題,從經(jīng)濟(jì)上避免了重復(fù)投資所造成的資金浪費(fèi)問題。但是,由于受到電力電子器件耐壓能力的限制,現(xiàn)有的UPQC大多僅能應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)。隨著近些年來電力電子技術(shù)的進(jìn)步,特別是新器件和新拓?fù)涞膽?yīng)用和發(fā)展,利用模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter, MMC)技術(shù)構(gòu)建能應(yīng)用到中、高壓配電網(wǎng)的模塊化多電平換流器型統(tǒng)一電能質(zhì)
4、量調(diào)節(jié)器(MMC-UPQC),便能較好的解決UPQC在高電壓、大容量環(huán)境下應(yīng)用的問題,從而在功能最大化與成本最小化這對(duì)制約關(guān)系之間找到更佳的平衡點(diǎn),體現(xiàn)出比低壓UPQC更佳的性價(jià)比,使UPQC的應(yīng)用具有更寬廣的舞臺(tái)。
本文圍繞在中、高壓配電網(wǎng)中將MMC換流器應(yīng)用到UPQC之后所遇到的問題,開展了以下幾方面工作:
(1)針對(duì)UPQC在中、高壓配電網(wǎng)的應(yīng)用要求,提出了一種三相基于MMC換流器的UPQC主電路。通過分析在最
5、近電平逼近和載波移相正弦波脈寬調(diào)制方式下,電平數(shù)與輸出電壓畸變率之間的關(guān)系,設(shè)計(jì)了可用于高壓系統(tǒng)的MMC-UPQC主電路結(jié)構(gòu)。通過MMC-UPQC簡(jiǎn)化模型分析得到了dq0坐標(biāo)系下的并聯(lián)部分和串聯(lián)部分MMC輸出方程,并以此為基礎(chǔ)提出了并聯(lián)部分和串聯(lián)部分的基本控制策略。
(2)為滿足在MMC結(jié)構(gòu)下電能質(zhì)量補(bǔ)償?shù)木_控制,針對(duì)MMC-UPQC串聯(lián)部分電壓補(bǔ)償時(shí)可能出現(xiàn)的輸出電壓調(diào)制比過低問題,提出了一種在有限電平數(shù)下輸出精度優(yōu)化的M
6、MC混合調(diào)制方法。通過對(duì)多電平主要電壓調(diào)制方式CPS-PWM和NLM的分析,提出了利用NLM輸出調(diào)制電壓基本量和PWM進(jìn)行細(xì)致調(diào)節(jié)的混合思路,設(shè)計(jì)了在每個(gè)MMC橋臂中加入一個(gè)高頻模塊構(gòu)成改進(jìn)型MMC結(jié)構(gòu),并以此電路為平臺(tái)提出了針對(duì)輸出精度優(yōu)化的混合調(diào)制方法,進(jìn)而以適當(dāng)增加開關(guān)損耗為代價(jià)帶來了輸出電壓精度的提升。而后,通過提出改進(jìn)型混合調(diào)制策略,將該調(diào)制方法推廣至普通MMC電路的應(yīng)用,并通過MMC的低壓實(shí)驗(yàn)對(duì)改進(jìn)調(diào)制策略予以驗(yàn)證。
7、 (3)針對(duì)MMC-UPQC并聯(lián)部分在整個(gè)補(bǔ)償輸出范圍內(nèi)對(duì)輸出電流的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性要求,提出了一種基于電流斜率的MMC紋波電流最小化滯環(huán)控制方法。通過對(duì)電流滯環(huán)控制過程中各變量關(guān)系的分析,從換流器聯(lián)系電抗兩端電壓所能產(chǎn)生電流的增長(zhǎng)率(即電流斜率)出發(fā),得到MMC輸出電流誤差與MMC輸出電壓的關(guān)系,提出了基于電流斜率的MMC滯環(huán)控制方法,并對(duì)其所能產(chǎn)生的最大紋波進(jìn)行了分析。最后,通過物理控制器-RTDS閉環(huán)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)所提方法進(jìn)行
8、了驗(yàn)證。
(4)針對(duì)MMC-UPQC串、并聯(lián)之間由直流母線相聯(lián),缺乏限制沖擊電流阻抗的問題,提出了一種小沖擊電流的MMC-UPQC預(yù)充電控制策略。通過對(duì)MMC-UPQC在預(yù)充電過程中3個(gè)階段(不控整流階段、串聯(lián)部分子模塊電壓提升階段以及可控整流階段)的分析,特別是前兩個(gè)階段的數(shù)學(xué)分析,提出了MMC-UPQC的預(yù)充電控制策略,并通過數(shù)字仿真和低壓物理樣機(jī)對(duì)所提策略的有效性和可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。
(5)利用將要開展調(diào)試工作
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