模塊化多電平變流器控制策略的研究.pdf

1、隨著電力網絡的不斷發(fā)展,尤其是近年來新型能源供給渠道和容量的持續(xù)增長,需要用到高壓大功率能量變換的場合日益增多,傳統(tǒng)電壓源型變流器漸顯不支。模塊化多電平變流器(ModularMultilevelConverter,MMC)憑借其獨特的結構和性能,為電力變換提供了新的選擇。本文針對模塊化多電平變流器工作過程中幾個主要環(huán)節(jié)的控制策略進行了研究,主要包括對MMC調制方法的比較,對MMC子模塊相關控制策略的研究和對MMC內部環(huán)流的抑制,其中子模

2、塊相關控制策略部分包括分析子模塊電容參數的選取原則,研究子模塊預充電控制策略,比較子模塊電容均壓控制策略和優(yōu)化子模塊開關頻率控制策略。
　　本文首先從MMC整體調制方法入手,研究了階梯波調制法和載波移相調制法,從輸出電壓和電流質量、環(huán)流抑制效果、子模塊電容均壓控制、開關頻率等方面對兩者進行了比較。
　　其次,推導了MMC子模塊電容參數的選取原則,對MMC子模塊的相關控制策略展開了研究,重點完成了以下3方面的工作:
　　

3、(1)分析了MMC子模塊預充電過程,給出了子模塊不控充電階段的一般規(guī)律,建立了MMC不控充電三相等效模型,在此基礎上提出了沖擊電流計算公式,所提出的沖擊電流計算公式與仿真結果較為接近,能夠有效應用到限流電阻的選取中;同時,提出了一種子模塊預充電控制策略,該策略能夠利用交流網側電壓直接將MMC子模塊充電至額定電壓附近,實現MMC的平穩(wěn)啟動;
　　(2)對比了兩種典型的MMC子模塊均壓控制方法:開關角輪換法和排序冗余法,在同一仿真平臺

4、上對這兩種方法進行了對比,指出了兩者在現有條件下所適合應用的不同場合;
　　(3)針對MMC子模塊開關頻率偏高的問題,提出了一種子模塊開關頻率優(yōu)化控制策略,根據子模塊電壓波動限制,給定了其優(yōu)化原則,該策略能夠在不影響輸出電壓質量的前提下,有效降低開關頻率。
　　最后,在對調制策略和子模塊控制策略進行分析的基礎上,推導了MMC內部環(huán)流產生的機理,設計了一種基于陷波器和比例諧振控制器的環(huán)流抑制器,并通過仿真和實驗驗證了所設計環(huán)流