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《华南理工大学》 2015年
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基于模块化多电平变换器(MMC)的统一电能质量控制器(UPQC)研究与应用

谢杨  
【摘要】:统一电能质量控制器(UPQC)是一种由有源电力滤波串、并联混合组成的电能质量控制装置,既可以改善电网输入电流的电能质量,又可以改善负载电压的电能质量。而模块化多电平换流器(MMC)由于集成了大量的子模块,使用灵活,适用于电压等级高、功率大的场合,因此,本文利用MMC的这个优点,尝试就MMC型UPQC在10kV配网中的应用作了一定的研究与探讨,主要完成的工作及创新点包括以下几点:首先,介绍了电能质量指标的定义,在此基础上综述了UPQC的发展及研究现状,并对传统多电平技术进行了介绍。第二,分析了模块化多电平换流器的基本拓扑结构、物理模型,分析其基本工作原理及优缺点;另外,推导和分析其数学模型,阐述了模块化多电平换流器的四种常见控制策略。第三,论文分析了统一电能质量调节器的原理、整体功能及常见的拓扑结构,重点研究了基于MMC型的UPQC。通过对拓扑结构中联接方式选择和变流器选择的讨论,建立一种可应用于中压配电网的拓扑结构,对其工作原理进行分析并建立其数学模型。针对MMC-UPQC在10kV配网系统中的应用,对MMC-UPQC主电路的各元器件参数进行研究,为设计中压电网中的MMC-UPQC系统提供了一些参考。第四,对MMC-UPQC的控制方式进行了研究。针对MMC-UPQC拓扑的特殊性,应用基于dq坐标变换的检测算法进行分析。在控制算法上,提出在串联侧采用开环反馈电压的控制方式;在并联侧采用电压外环、电流内环解耦的控制方式。最后,论文对所研究的内容给出了仿真及实验。在PSCAD/EMTDC仿真软件环境下搭建了仿真模型,针对UPQC的控制策略以及拓扑结构进行仿真和分析,验证其对电压暂降/暂升以及电流谐波、无功、负序的补偿功能的有效性。最后,基于RTDS平台,针对MMC型UPQC主电路拓扑结构、控制保护柜的功能进行数字-物理闭环实验,验证了其功能的有效性。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM46;TM711

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