模塊化多電平變換器設(shè)計及其控制策略研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，多電平變換器在高壓大容量領(lǐng)域的應(yīng)用受到了越來越多的關(guān)注。模塊化多電平變換器(ModularMultilevelConvert，MMC)是一種新興的、在中高壓場合具有廣闊應(yīng)用前景的多電平拓撲，其模塊化結(jié)構(gòu)不僅易于集成和安裝調(diào)試，還可使可關(guān)斷器件工作在較低的電壓等級，從而大大提高裝置容量及電壓等級。近幾年國內(nèi)外對MMC的研究還處于起步階段，雖然取得了部分研究成果，但對其本質(zhì)工作機理、電容電壓平衡控制方法及內(nèi)部環(huán)流控制

2、等問題依然不甚明了。
　　 本文先從MMC的工作原理出發(fā)，研究了其等效電壓源模型及其四象限運行機理，在此基礎(chǔ)上給出了其主設(shè)備參數(shù)如直流母線電壓、橋臂串聯(lián)電感和子模塊直流側(cè)電容的選取計算方法;提出了上下橋臂電流獨立控制的新思想，該方法在實現(xiàn)瞬時電流控制的基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)對MMC內(nèi)部環(huán)流的控制;通過分析橋臂電流中各分量與橋臂等效電壓源吸收或發(fā)出的有功功率的關(guān)系，提出了層次化電容電壓平衡控制方法，該方法一方面將橋臂輸出電壓視作電壓源，通

3、過控制橋臂電流中的直流分量或交流分量的大小來調(diào)整橋臂吸收或發(fā)出的有功功率的大小，實現(xiàn)電容電壓平均值控制，另一方面將橋臂電流視作電流源，通過微調(diào)各個級聯(lián)子模塊的輸出電壓來實現(xiàn)有功功率在各個子模塊間的均衡，從而實現(xiàn)子模塊電容電壓平衡控制;同時研究了層次化電容電壓平衡控制方法中涉及的各個調(diào)節(jié)器的設(shè)計實現(xiàn)方法，仿真和實驗證明了該平衡控制方法的有效性。
　　 此外，本文對比研究了幾種MMC子模塊直流側(cè)電容預(yù)充電策略的優(yōu)缺點，并給出了一種優(yōu)