發(fā)布時間：2018-04-30 16:47

  本文選題：高壓直流輸電 + 模塊化多電平換流器�。� 參考：《安徽理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：傳統(tǒng)兩電平換流器(VSC)在高壓直流輸電(HVDC)領域越來越受到性能和電壓等級的限制,而模塊化多電平換流器(MMC)得益于其獨特的拓撲結構,使它具有諸多其他低電平換流器無法媲美的優(yōu)點,從而使MMC-HVDC技術在輸電領域得到大力發(fā)展。本文從MMC拓撲結構、運行機制、調制技術、橋臂均壓和環(huán)流抑制入手,提出一種改進的均壓優(yōu)化控制算法和基于記憶的環(huán)流抑制算法,相比于傳統(tǒng)控制算法產(chǎn)生了有益效果。本文首先分析了 MMC主電路拓撲及運行機理,在此基礎上闡述了三相MMC工作原理,主流調制策略。建立MMC的數(shù)學模型,分析其交流側與直流側電氣量關系以及橋臂子模塊電容和橋臂電感元件能量交換機制,并對MMC運行特性進行分析,進而揭示其控制原理,為后面章節(jié)研究坐標變換及控制策略奠定基礎。其次在分析了子模塊電容電壓波動原理和橋臂環(huán)流產(chǎn)生機理的基礎上,提出子模塊均壓和橋臂環(huán)流抑制策略。在均壓控制研究中,介紹了以基于最近電平逼近調制(NLM)的電容電壓排序法為代表的傳統(tǒng)控制策略,在此基礎上提出一種改進的均壓優(yōu)化算法,并在Matlab/Simulink平臺中對兩種方法的控制效果進行了仿真比較;在環(huán)流控制中,詳細介紹了記憶控制原理,并將它應用于環(huán)流抑制器,與基于PI控制的傳統(tǒng)環(huán)流抑制器進行了性能比較,并仿真分析。最后研究了 MMC-HVDC系統(tǒng)控制策略,主要搭建并對比了基于αβ兩相靜止坐標系下和dq兩相旋轉坐標系下的控制策略分別在穩(wěn)態(tài)控制和交流系統(tǒng)暫態(tài)控制下的效果發(fā)揮。提出在αβ坐標系下采用比例諧振控制用于控制器的設計,并進行了仿真驗證。針對穩(wěn)態(tài)控制策略,分析比較了基于dq坐標系和αβ坐標系的數(shù)學模型,得出αβ坐標系下控制量無交叉耦合項的結論。據(jù)此設計了基于PR控制器的電流內環(huán)控制器,再搭配上基于PI控制的功率外環(huán)控制器,代替?zhèn)鹘y(tǒng)雙PI控制器作為MMC-HVDC系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制器;針對交流系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時的暫態(tài)控制策略,運用對稱分量法分別建立了 dq旋轉坐標系和αβ靜止坐標系下的正、負序分量的數(shù)學模型,提出在αβ坐標系下選擇PR控制作為負序電流控制器,簡化了控制器的結構。
[Abstract]:The traditional two-level converter (VSC) is more and more limited by its performance and voltage level in HVDC, while the modularized multilevel converter (MMC) benefits from its unique topology. It has many advantages that other low level converters can not be compared with each other, so that MMC-HVDC technology has been greatly developed in the field of transmission. Starting with MMC topology, operation mechanism, modulation technology, bridge arm voltage equalization and circulation suppression, this paper presents an improved equalizing voltage optimal control algorithm and a memory-based circulation suppression algorithm, which has a beneficial effect compared with the traditional control algorithm. In this paper, the topology and operation mechanism of MMC main circuit are analyzed, and the working principle and mainstream modulation strategy of three-phase MMC are described. The mathematical model of MMC is established, and the relationship between AC side and DC side, as well as the energy exchange mechanism of bridge arm module capacitance and bridge arm inductor is analyzed. The operation characteristics of MMC are analyzed, and the control principle is revealed. It lays a foundation for the later chapters to study coordinate transformation and control strategy. Secondly, based on the analysis of the principle of capacitance voltage fluctuation and the generation mechanism of the bridge arm circulation, the submodule voltage equalization and the bridge arm circulation suppression strategy are proposed. In the research of voltage sharing control, the traditional control strategy, which is based on the capacitor voltage ranking method based on the nearest level approach modulation (NLM), is introduced. On this basis, an improved equalizing voltage optimization algorithm is proposed. The control effects of the two methods are simulated and compared in the Matlab/Simulink platform. In the circulation control, the principle of memory control is introduced in detail, and applied to the circulation suppressor, and the performance of the traditional circulation suppressor based on Pi control is compared. And simulation analysis. Finally, the control strategy of MMC-HVDC system is studied, and the effect of the control strategy based on 偽 尾 two-phase stationary coordinate system and dq-two-phase rotating coordinate system in steady state control and AC system transient control respectively is built and compared. The proportional resonance control is used in the design of the controller in 偽 尾 coordinate system, and the simulation is carried out. According to the steady-state control strategy, the mathematical models based on dq coordinate system and 偽 尾 coordinate system are analyzed and compared, and the conclusion that there is no cross-coupling term in 偽 尾 coordinate system is obtained. According to this, the current inner loop controller based on PR controller is designed, and the power outer loop controller based on Pi control is used to replace the traditional double Pi controller as the steady state controller of MMC-HVDC system. In view of the transient control strategy in the case of asymmetric fault in AC system, the mathematical models of positive and negative sequence components in dq rotating coordinate system and 偽 尾 stationary coordinate system are established by using symmetric component method, respectively. In the 偽 尾 coordinate system, PR control is chosen as the negative sequence current controller, which simplifies the structure of the controller.
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM721.1

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