【摘 要】
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近年来提出的模块化多电平换流器(MMC)由于其谐波含量少,调制方式简单等优点越来越受到人们的广泛关注,成为柔性直流输电技术工程应用中的主流。作为柔性直流输电技术的分支,
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近年来提出的模块化多电平换流器(MMC)由于其谐波含量少,调制方式简单等优点越来越受到人们的广泛关注,成为柔性直流输电技术工程应用中的主流。作为柔性直流输电技术的分支,模块化多电平换流器虽然在数学模型、控制策略等方面与传统的拓扑结构有相似之处,却也有其特殊的内容需要深入研究。本文以模块化多电平直流输电系统(MMC-HVDC)为研究对象,在PSCAD软件中搭建二十三电平仿真模型,主要进行了以下四个方面的研究:(1)对目前常用类型的拓扑结构及特点进行概述,详细分析了模块化多电平换流器(MMC)主电路及其子模块的拓扑结构和运行原理,并建立其数学模型。总结该拓扑在柔性直流输电中的显著优势,并以国内外工程项目为基础,对MMC-HVDC的发展前景进行展望。(2)对MMC系统级、换流站级和器件级三级策略进行介绍,其中重点分析了器件级控制部分。对现有的几种调制策略进行比较,采用了适合本项目的最近电平调制法(Nearest Voltage Level ModulationNLM)。在电容电压均衡控制方面,搭载最近电平调制法提出了基于改进电容电压排序算法的均衡控制策略,并通过Fortran语言编程实现。改进电容电压排序算法的提出,既能降低器件的开关频率与损耗,又能有效的控制电容电压的均衡。(3)分析MMC环流问题现状,研究其形成机理并建立相关数学模型。针对环流中的主要分量-二次谐波分量,利用二倍频负序坐标变换,设计了环流抑制控制器。即通过将交流环流分解为两个直流分量,并分别加以抑制。环流抑制控制器可以在不影响交流侧电流控制的情况下,消除MMC的内部环流,同时减小子模块电容电压的波动程度。环流的有效抑制大大提高了器件的使用效率和系统运行的稳定性。(4)最后以江苏省科技项目MMC低压物理模型柜体为依托开发了 380V/10A的MMC实验样机。并在此基础上,将RTDS仿真平台与真实的MMC实验样机组合构成一次系统,进行实时的系统仿真,用于验证样机性能和本文中进行的理论分析及控制策略的正确性和可行性。
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