模塊化多電平換流器（Module Multilevel Converter,MMC）具備輸出波形質(zhì)量高、開(kāi)關(guān)損耗低、方便擴(kuò)容等諸多優(yōu)勢(shì),作為最具工程應(yīng)用前景的新一代電壓源換流器,愈來(lái)愈受到柔性直流輸電領(lǐng)域的青睞。本文以基于MMC換流器的柔性直流輸電系統(tǒng)（MMC-HVDC）作為研究對(duì)象,在分析MMC基本工作原理和運(yùn)行特性的基礎(chǔ)上,開(kāi)展MMC-HVDC輸電系統(tǒng)相關(guān)控制策略的研究。首先,分析了MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、子模塊工作方式和三相MMC的工作原理,建立了MMC在d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)模型。對(duì)比研究了多種調(diào)制策略的原理和特性,并選用最近電平逼近調(diào)制作為MMC-HVDC輸電系統(tǒng)的調(diào)制方式。其次,分析了子模塊電容電壓的波動(dòng)機(jī)理、傳統(tǒng)電容電壓均衡控制策略的應(yīng)用效果及其可改進(jìn)之處,確立了用于對(duì)比不同電容電壓均衡控制策略?xún)?yōu)劣性的四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。為提高對(duì)瞬時(shí)電容電壓值的排序效率,選用了具有線性時(shí)間復(fù)雜度的計(jì)數(shù)排序算法,提出了電容電壓值等概率分段預(yù)處理方法。為降低MMC開(kāi)關(guān)頻率,分別提出了定閾值法和優(yōu)先系數(shù)法電容電壓均衡控制策略。結(jié)合以上控制策略和排序方法,實(shí)現(xiàn)了電容電壓的快速均衡控制。更進(jìn)一步地,設(shè)計(jì)了一... 

【文章來(lái)源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁(yè)數(shù)】：104 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

1電平MMC

幽？櫚縟萜鞅舊硭鷙暮偷縟葜檔炔?數(shù)也必然存在著差異，造成各子模塊運(yùn)行過(guò)程中電容電壓瞬時(shí)值互不相同，且存在一定的離散性，從而產(chǎn)生子模塊電容電壓不均衡問(wèn)題。當(dāng)電容電壓差異過(guò)大時(shí)，相單元輸出電壓差異增大，不僅會(huì)加劇橋臂環(huán)流，還將使輸出電壓波動(dòng)增大，影響電能質(zhì)量。在直流電壓Udc=400kV，橋臂電感L=4mH，子模塊電容C=10mF，控制周期Tctrl=100μs的21電平MMC仿真模型中(以MATLAB/Simulink為仿真平臺(tái))，按NLM調(diào)制需求的子模塊數(shù)量，隨機(jī)選擇子模塊進(jìn)行投入時(shí)，A相上橋臂子模塊電容電壓變化、A相輸出電壓波形分別對(duì)應(yīng)圖3.1、圖3.2。由圖3.1可以看出，MMC換流器運(yùn)行0.5s后就已有額定電壓UCN=20kV的子模塊電容電壓偏離額定值10%以上，且隨著時(shí)間的推移，子模塊電容電壓不僅偏離值增大，而且各子模塊電容電壓離散度增加，電容電壓差異越加顯著。在隨機(jī)投入控制之下，子模塊的開(kāi)關(guān)頻率很高，其平均開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)到1/2fctrl，造成開(kāi)關(guān)損耗極高。由圖3.2可見(jiàn)，隨機(jī)選擇子模塊進(jìn)行投入時(shí)，相單元的輸出電壓雖然大體上依舊可以得到接近正弦波的輸出電壓，但每一輸出電平局部電壓波動(dòng)明顯，諧波增加，降低了電壓質(zhì)量，可以預(yù)見(jiàn)，電容電壓離散度越高，差異越大，其輸出波形質(zhì)量就越差�？芍�，要獲得較好的波形質(zhì)量，就要保證子模塊電容電壓相互之間差異較小，偏離額定電壓值較少，因此，NLM調(diào)制方式下，應(yīng)該對(duì)電容電壓均衡控制策略進(jìn)行改進(jìn)。時(shí)間/s電壓/V圖3.1隨機(jī)選擇子模塊投入時(shí)電容電壓變化情況

昆明理工大學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文28時(shí)間/s電壓/V交流側(cè)輸出電壓上橋臂輸出電壓下橋臂輸出電壓圖3.2隨機(jī)選擇子模塊投入時(shí)輸出電壓波形根據(jù)電容元件的伏安特性，電容電壓的變化規(guī)律滿(mǎn)足下式：00001()()()tCCCtUtUtidC（3-16）式中UC(t0)為t0時(shí)刻子模塊的電容電壓，C0為子模塊的額定電容值，(t-t0)為子模塊電容器的工作時(shí)間，iC0(τ)為流過(guò)子模塊電容的電流值。分析式（3-16）可知，子模塊電壓具有記憶性，t時(shí)刻的電容電壓不僅與t0時(shí)刻的電容電壓值有關(guān)，還與(t-t0)時(shí)間段內(nèi)流過(guò)電容器的電流iC0(τ)的貢獻(xiàn)相關(guān)。因此，可以對(duì)UC(t0)、C0、iC0(τ)和(t-t0)四個(gè)要素進(jìn)行控制從而實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前電容電壓值的控制，其中C0越大電容電壓值的波動(dòng)越小，但過(guò)大的C0意味著更大的電容器體積和更高的成本投入。除去換流站啟動(dòng)階段的預(yù)充電控制，其余時(shí)刻控制UC(t0)即控制UC(t)；iC0(τ)的方向和大小則主要決定于子模塊所在橋臂和MMC換流器的運(yùn)行容量；可見(jiàn)，根據(jù)MMC的運(yùn)行狀態(tài)，可實(shí)時(shí)加以控制的要素為子模塊電容器的工作時(shí)間，即通過(guò)控制(t-t0)時(shí)間段內(nèi)子模塊的投入或切除，控制電容器的充放電時(shí)間，以達(dá)到對(duì)單個(gè)子模塊電容電壓控制的目的。子模塊工作狀態(tài)與電容電壓值的變化原理如圖3.3所示。UC未投入充電放電t0t1t2t3t4t5t6t7t8t9tUC(t0)圖3.3子模塊電容電壓變化原理示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]MMC-HVDC閥組控制策略分析[J]. 趙海頤,冉華軍.  通信電源技術(shù). 2019(07)
[2]基于PI控制的MMC-HVDC環(huán)流抑制策略[J]. 劉英杰,宋吉江,牛軼霞.  山東工業(yè)技術(shù). 2018(19)
[3]模塊化多電平換流器的載波層疊脈寬調(diào)制策略分析與改進(jìn)[J]. 白志紅,周玉虎.  電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2018(21)
[4]MMC均壓控制策略研究綜述[J]. 朱余林,袁旭峰,胡實(shí),高志鵬,李芷蕭.  新型工業(yè)化. 2018(07)
[5]一種改進(jìn)的模塊化多電平換流器電壓均衡控制策略[J]. 張?zhí)?姜斌,龔雁峰.  電力建設(shè). 2018(05)
[6]具有直流故障電流阻斷能力的MMC子模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究[J]. 唐立,袁旭峰,李寧,唐圣輝,談竹奎.  電網(wǎng)與清潔能源. 2017(05)
[7]基于修正優(yōu)化歸并排序的MMC電容均壓策略[J]. 茍銳鋒,趙方舟,肖國(guó)春,涂小剛.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[8]適用于遠(yuǎn)距離大容量架空線輸電的交叉型子模塊拓?fù)鋄J]. 劉高任,徐政,張哲任,許烽.  電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2016(21)
[9]柔性直流輸電系統(tǒng)控制研究綜述[J]. 李興源,曾琦,王渝紅,張英敏.  高電壓技術(shù). 2016(10)
[10]模塊化多電平變換器預(yù)充電控制策略[J]. 姚駿,譚義,趙磊.  分布式能源. 2016(01)

博士論文
[1]模塊化多電平換流器及其控制技術(shù)研究[D]. 李彬彬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]基于模塊化多電平換流器的直流輸電系統(tǒng)控制策略研究[D]. 張建坡.華北電力大學(xué) 2015
[3]模塊化多電平換流器型直流輸電若干問(wèn)題研究[D]. 屠卿瑞.浙江大學(xué) 2013
[4]基于模塊化多電平換流器的直流輸電系統(tǒng)控制策略研究[D]. 管敏淵.浙江大學(xué) 2013
[5]VSC-HVDC控制策略研究[D]. 張靜.浙江大學(xué) 2009
[6]新型直流輸電系統(tǒng)損耗特性及降損措施研究[D]. 潘武略.浙江大學(xué) 2008
[7]多電平逆變器空間矢量調(diào)制技術(shù)研究[D]. 劉錚.湖南大學(xué) 2008

碩士論文
[1]模塊化多電平變換器環(huán)流控制策略研究[D]. 吳凡.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于MMC柔性直流輸電控制策略的研究[D]. 周冠軍.山東理工大學(xué) 2019
[3]MMC-HVDC輸電線路故障識(shí)別方法研究[D]. 琚夏陽(yáng).昆明理工大學(xué) 2019
[4]基于MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)控制與保護(hù)改進(jìn)[D]. 李宣宸.昆明理工大學(xué) 2019
[5]柔性直流輸電系統(tǒng)控制策略研究[D]. 王志剛.大連交通大學(xué) 2018
[6]LCC-MMC型混合直流輸電系統(tǒng)的建模與控制策略研究[D]. 盧雨涵.湖北工業(yè)大學(xué) 2018
[7]模塊化多電平換流器控制策略研究[D]. 滕佳怡.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[8]MMC-HVDC基本控制策略研究及改進(jìn)[D]. 胡峰.東北電力大學(xué) 2018
[9]模塊化多電平換流器型直流輸電控制策略研究[D]. 魏娬.西南交通大學(xué) 2018
[10]MMC-HVDC線路行波故障定位研究[D]. 鐘通運(yùn).昆明理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3314097