應(yīng)用于電力電子變壓器的模塊化多電平控制策略研究.pdf

1、隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)在系統(tǒng)規(guī)模、電源形式和負(fù)荷種類上發(fā)生了巨大的變化，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足這些要求，電力電子變壓器應(yīng)運(yùn)而生。其中三級(jí)結(jié)構(gòu)的電力電子變壓器因具有直流端，便于新能源接入，可行性高，功能齊全，控制簡單等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。應(yīng)用于電力電子變壓器的多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，模塊化多電平因易于擴(kuò)展、便于冗余設(shè)計(jì)、開關(guān)頻率低、開關(guān)損耗少、波形質(zhì)量高等優(yōu)勢被認(rèn)為是最具有發(fā)展?jié)摿Φ亩嚯娖酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，將其應(yīng)用在電力電子變壓器中為中高壓大容量

2、輸電系統(tǒng)提供了很好的解決方案。但MMC調(diào)制策略的選擇問題、電容電壓不平衡問題、內(nèi)部環(huán)流抑制等問題均有待研究。本文以電力電子變壓器為研究背景，將模塊化多電平應(yīng)用到其輸入級(jí)，研究其工作原理、調(diào)制策略、電容電壓平衡策略和環(huán)流抑制策略，并對(duì)其進(jìn)行仿真分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，具體安排如下:
　　首先，介紹了模塊化多電平變換器的SM模塊工作原理和三相MMC工作原理，并建立了數(shù)學(xué)模型。在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上列出了其三相電壓電流、模塊電容電壓、橋臂電壓電流和

3、直流側(cè)電壓電流的關(guān)系，為后面控制器的設(shè)計(jì)提供了有力保障。分析對(duì)比了模塊化多電平的幾種常用調(diào)制策略，并選用載波移相脈寬調(diào)制方式作為本課題的調(diào)制方式。
　　其次，在基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，進(jìn)行了MMC控制器的設(shè)計(jì)，并在電流內(nèi)環(huán)的基礎(chǔ)上加入了電壓外環(huán)以穩(wěn)定直流側(cè)輸出電壓。分析了模塊電容電壓不平衡的原因，對(duì)比了幾種電容電壓平衡控制方法，選用電壓閉環(huán)的控制方法。本文用PIR控制器替換傳統(tǒng)控制策略中的PI控制器應(yīng)用到控制方法中

4、，以提高波形質(zhì)量。在理論分析的基礎(chǔ)上利用MATLAB/SIMULINK搭建三相五電平仿真模型，驗(yàn)證所提控制策略的有效性。
　　再次，分析了相間環(huán)流產(chǎn)生的原因，并通過公式推導(dǎo)分析得出環(huán)流中的諧波成分。分析對(duì)比了幾種環(huán)流抑制方法的優(yōu)劣，提出了一種基于二倍頻負(fù)序旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換和四倍頻正序旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的環(huán)流抑制方法，該方法能同時(shí)抑制二、四次環(huán)流，并通過仿真驗(yàn)證了所提環(huán)流抑制策略的有效性。
　　最后，搭建了三相三電平MMC實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)M