基于MMC的同相供電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究.pdf

1、既有電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)存在電分相和以負(fù)序、無(wú)功、諧波為主的電能質(zhì)量問(wèn)題，制約了我國(guó)高速鐵路和重載鐵路的發(fā)展。同相供電技術(shù)的應(yīng)用可以改善牽引供電系統(tǒng)電能質(zhì)量，減少電分相。與現(xiàn)有的同相補(bǔ)償裝置相比，采用模塊化多電平變流器(MMC)的同相補(bǔ)償裝置易實(shí)現(xiàn)高壓大功率，可直掛于牽引母線，省去牽引匹配變壓器，減小同相補(bǔ)償裝置體積，降低成本。因此，本文針對(duì)基于MMC的同相供電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展研究。
　　基于MMC的組合式同相供電

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和同相補(bǔ)償原理研究。從工程實(shí)際出發(fā)，對(duì)比了兩橋臂和四橋臂MMC交直交變流器結(jié)構(gòu)。四橋臂結(jié)構(gòu)最小直流電壓只需兩橋臂結(jié)構(gòu)一半左右，直流側(cè)不需要支撐電容，相比兩橋臂具有優(yōu)勢(shì)。
　　MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理研究。研究了MMC背靠背變流器環(huán)流特性。其中，有功環(huán)流分量和無(wú)功環(huán)流分量與系統(tǒng)傳輸功率有關(guān)，無(wú)法通過(guò)控制方法消除;電容均壓環(huán)流分量和相間環(huán)流分量都因電容電壓不均衡產(chǎn)生，可以采取控制策略進(jìn)行抑制。
　　MMC變流器調(diào)制方式和

3、控制策略研究。采用子模塊電容平衡控制策略和基于PR調(diào)節(jié)器的環(huán)流抑制策略，對(duì)環(huán)流進(jìn)行控制，并通過(guò)仿真驗(yàn)證控制策略的有效性。采用將有功、無(wú)功、諧波分離的方法，實(shí)時(shí)檢測(cè)補(bǔ)償指令電流。設(shè)計(jì)了適合于MMC同相補(bǔ)償裝置的載波移相脈寬調(diào)制方式(CPS-SPWM)和瞬態(tài)電流控制策略。
　　MMC同相供電系統(tǒng)仿真。根據(jù)課題同相供電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)要求，計(jì)算了MMC變流器主電路器件參數(shù)。并在MATLAB/simulink仿真平臺(tái)下建立了同相供電牽引變電所

4、仿真模型，分別對(duì)交直交型電力機(jī)車的牽引、負(fù)載突變、再生制動(dòng)工況以及含無(wú)功、諧波的交直型機(jī)車的同相牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了參數(shù)選取的正確性和控制方法的有效性。
　　MMC同相供電測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)了可以實(shí)現(xiàn)能量互饋的同相供電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)三級(jí)控制的硬件部分，研究了信號(hào)檢測(cè)和通信傳輸內(nèi)容。設(shè)計(jì)了適用于MMC懸浮子模塊的隔離供電電源。設(shè)計(jì)了一種自勵(lì)方式的子模塊電容預(yù)充電方法，通過(guò)仿真驗(yàn)證了預(yù)充電方案的可行性。通