模塊化多電平變流器控制系統(tǒng)的研制.pdf

1、隨著基于電壓源型變換器的高壓直流輸電的興起，模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter，MMC)以其高度模塊化、低輸出畸變率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來，關(guān)于MMC的研究仍側(cè)重于建模、子模塊電容電壓平衡、內(nèi)部環(huán)流抑制等控制層面，但是與MMC控制系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)及其具體工程實(shí)現(xiàn)有關(guān)的研究并不多，故本文以此作為重點(diǎn)展開研究。主要內(nèi)容包括:
　　(1)以MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理、調(diào)制策略等理

2、論為基礎(chǔ)，建立單相數(shù)學(xué)模型，明確了控制系統(tǒng)的功能需求，利用MATLAB/Simulink仿真軟件對(duì)基本的控制策略，如電容均壓控制、環(huán)流抑制以及交流預(yù)充電控制進(jìn)行了仿真分析，選擇了適用于硬件控制系統(tǒng)的控制策略。
　　(2)根據(jù)MMC控制系統(tǒng)的功能需求，對(duì)已有的MMC控制系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了分析。針對(duì)兩級(jí)控制系統(tǒng)架構(gòu)需要光纖數(shù)量較多、主控制器運(yùn)算負(fù)擔(dān)重的問題，以及三級(jí)控制系統(tǒng)架構(gòu)子模塊之間需要時(shí)鐘同步的問題，提出了一種新的三級(jí)控制系統(tǒng)架構(gòu)。

3、基于提出的三級(jí)控制系統(tǒng)架構(gòu)，對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行了劃分，并選擇合適的控制器來實(shí)現(xiàn)。
　　(3)在確定硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)控制器的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，規(guī)定了各個(gè)控制器之間的通信協(xié)議和信息交互內(nèi)容。研究了主控制器DSP和輔助控制器FPGA主要功能實(shí)現(xiàn)的方法，并對(duì)關(guān)鍵的功能模塊進(jìn)行了軟件功能仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　(4)在上述工作的基礎(chǔ)上，參與設(shè)計(jì)并搭建了一臺(tái)三相5電平MMC樣機(jī)，利用平臺(tái)對(duì)基本的控制策略進(jìn)行了驗(yàn)證，給出了各種工況