模塊化多電平換流器電容電壓均衡策略.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,全控型功率開(kāi)關(guān)器件的耐壓等級(jí)和容量不斷提升。然而,功率器件的開(kāi)關(guān)頻率與功率處理能力之間往往存在矛盾,這使得多電平換流器無(wú)疑成為實(shí)現(xiàn)高壓大功率變換的最好選擇。模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是近年來(lái)提出的一種新型多電平電壓源換流器拓?fù)?相比傳統(tǒng)的兩電平或三電平拓?fù)?MMC具有良好的可擴(kuò)展性,可以很方便地?cái)U(kuò)展到很高的電壓等級(jí)與功率水平。本文針對(duì) MMC的子模塊

2、電容電壓均衡策略進(jìn)行研究與分析,主要內(nèi)容包括:
　　(1)介紹了傳統(tǒng)的多電平換流器拓?fù)渑c相應(yīng)的電容電壓均衡策略及多電平換流器的主要調(diào)制方式,概述了MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與其電容電壓均衡策略研究現(xiàn)狀,闡述了本文的主要工作。
　　(2)詳細(xì)分析了MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與工作原理,建立了MMC的等效數(shù)學(xué)模型,并設(shè)計(jì)了其雙閉環(huán)控制器,介紹了三種用于MMC的調(diào)制方式及相應(yīng)的電容電壓均衡策略,并指出了每種策略的不足之處。
　　(3)分析了MM

3、C內(nèi)部環(huán)流所含有的諧波成分,建立了選取子模塊電容值的表達(dá)式,并在選取橋臂電感值的過(guò)程中預(yù)先將二倍頻環(huán)流考慮在內(nèi),提高參數(shù)選擇的準(zhǔn)確性。
　　(4)針對(duì)橋臂中子模塊級(jí)聯(lián)數(shù)量較少的MMC,提出了一種改進(jìn)型載波層疊調(diào)制方式,僅需一個(gè)載波即可獲得同傳統(tǒng)載波層疊調(diào)制方式基本相同的PWM輸出,設(shè)計(jì)了同該調(diào)制方式相配合的電容電壓均衡策略,并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　(5)為了克服傳統(tǒng)排序選擇均衡策略的不足,提出了三種改進(jìn)型策略,分別為增大排序

4、周期的方式,對(duì)電容電壓進(jìn)行預(yù)處理的方式及采用新的排序選擇標(biāo)準(zhǔn)的方式,對(duì)三種策略的電容電壓均衡性能進(jìn)行仿真研究,并分別探究了三種策略各自相關(guān)參數(shù)的大小對(duì)其降低功率器件平均開(kāi)關(guān)頻率效果的影響。
　　(6)針對(duì)橋臂中子模塊級(jí)聯(lián)數(shù)量龐大的MMC,提出了一種基頻開(kāi)關(guān)頻率的電容電壓均衡策略,該策略將階梯波調(diào)制與電容電壓均衡直接結(jié)合,闡述了其基本原理及具體實(shí)現(xiàn)方法,并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)與仿真驗(yàn)證。
　　(7)對(duì)MMC樣機(jī)的主電路接線與控制