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《北京交通大学》 2015年
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基于模块化多电平结构的无源直流潮流控制器

廖知卓  
【摘要】:摘要:近年来,直流输配电领域的迎来了高速发展的时代,催生了许多与直流输配电系统相关的研究课题。与交流系统类似,直流系统中的潮流平衡是整个系统正常运行的关键。受启发于交流系统中发展较为成熟的统一潮流控制器(UPFC)及其相关理论,国内外兴起了对直潮流控制器的研究热潮。期望通过装设在直流系统中的潮流控制器,独立地控制输配电线路中有功功率的大小和流向,提高直流系统的稳定性。 本文将基于模块化多电平结构的无源直流潮流控制器(MMC-PDPFC)应用于直流母线中,通过一定的控制技术,实现了升压运行和降压运行的工作模式。可应用于互联两个不同电压等级的高压直流输电(HVDC)网络,也可以装设在直流母线上调节直流母线电压或电流,调控直流潮流。本文的主要研究内容如下: 首先,介绍了课题研究的背景及意义,对直流潮流的控制方法的研究现状进行简单介绍,分析了模块化多电平变换器(MMC)主电路结构及工作原理;然后,结合MMC的结构提出了一种新型的潮流控制器拓扑结构,并且就MMC-PDPFC的基本结构、工作原理、平衡机制等几个重要方面展开详细地叙述;再结合MMC-PDPFC的特点,介绍了基于多载波的PWM的调制策略,并通过分析对比,选择载波交替反向层叠(APOD) PWM作为本控制器调制策略,并加以修正。最后,介绍了MMC-PDPFC的控制策略,主要包括电容预充控制方案,基于排序算法的子模块电容电压平衡控制、桥臂功率平衡的控制方案、输出电压调控方法以及电流内环和电压闭环控制策略等。最终实现直流线路上可控的电压调控和功率传输,并保证了MMC-PDPFC稳定而高效地工作。通过在MATLAB仿真平台上搭建了两相式的MMC-PDPFC模型,对本文提出的几种工作情况及其相应控制进行仿真实验。本文对MMC-PDPFC的研究,于今后对直流系统中母线电压平衡、直流潮流调控等各方面的探索提供了重要的理论依据和指导作用。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM721.1

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【参考文献】
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