【摘要】：模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter,MMC)以其模塊化程度高、擴(kuò)容性好、交流側(cè)諧波含量小等優(yōu)勢(shì),在中壓直流配電網(wǎng)得到了應(yīng)用。但是,相比于高壓領(lǐng)域如柔性直流輸電,在中壓直流配電網(wǎng)中,MMC子模塊數(shù)量明顯減少,一般為10~30個(gè),為了維持輸出波形的質(zhì)量,子模塊中開關(guān)器件的開關(guān)頻率較高,較高的開關(guān)頻率會(huì)造成較大的開關(guān)損耗,導(dǎo)致MMC的損耗很大。軟開關(guān)技術(shù)能使開關(guān)管工作于零電壓/零電流開關(guān)(ZVS/ZCS)狀態(tài),減小器件的開關(guān)損耗。本文以半橋型MMC為研究對(duì)象,以輔助諧振極(Auxiliary Resonant Commutated Pole,ARCP)軟開關(guān)子模塊替代傳統(tǒng)半橋子模塊,在MMC中引入軟開關(guān)技術(shù),使開關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZVS/ZCS,達(dá)到降低換流器開關(guān)損耗的目的。由于ARCP子模塊來源于中低壓領(lǐng)域的軟開關(guān)逆變器拓?fù)?其直接應(yīng)用于MMC時(shí)并不能完全兼容,因此本文還對(duì)最近電平逼近調(diào)制(Nearest Level Modulation,NLM)下軟開關(guān)MMC的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究。基于ARCP子模塊的MMC的工作原理與傳統(tǒng)MMC本質(zhì)上是一樣的,因此,本文首先詳細(xì)地介紹了MMC與半橋子模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理,介紹了MMC在中壓應(yīng)用領(lǐng)域常用的兩種調(diào)制策略:最近電平逼近調(diào)制和載波移相調(diào)制,詳述了它們分別與電容電壓均衡控制策略聯(lián)合控制子模塊投切的工作流程,介紹了MMC的損耗分類和各種損耗計(jì)算方法。隨后,本文介紹了ARCP子模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),分析了子模塊內(nèi)部三種不同的換流過程,明確了諧振元件參數(shù)和控制參數(shù)的選取原則,并介紹了本文硬件平臺(tái)與實(shí)驗(yàn)的參數(shù)的設(shè)計(jì)步驟。接著分析了NLM下,MMC橋臂輸出電壓與橋臂參考電壓階梯波之間存在相位誤差的特性。為了消除該相位誤差,需要在參考電壓電平發(fā)生跳變之前選擇即將投切的子模塊,但是在電平跳變之前無法確定即將投入的子模塊數(shù),對(duì)此本文提出了一種預(yù)測(cè)選擇算法。通過搭建仿真模型,驗(yàn)證了預(yù)測(cè)選擇算法的有效性。最后,本文搭建了一個(gè)ARCP子模塊硬件平臺(tái)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了子模塊內(nèi)部換流過程分析的正確性和軟開關(guān)技術(shù)對(duì)降低MMC損耗的有效性。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM46
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證CP 子模塊主電路及控制電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)搭建了一個(gè) ARCP 子模塊硬件平臺(tái)來驗(yàn)證軟開關(guān)換流過程分 MMC 中各個(gè)子模塊的工作特性大致相同，利用此子模塊還可驗(yàn)證C 降損的有效性，軟開關(guān)子模塊的硬件實(shí)物如圖 5.1 所示，包含兩、兩個(gè)輔助開關(guān)管 IGBT、兩個(gè)吸收電容、一個(gè)諧振電感、兩個(gè)直流源與驅(qū)動(dòng)電路，硬件參數(shù)如表 5.1 所示。

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本文編號(hào)：2750573