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基于模块组合多电平变换器的高压直流输电系统研究

熊焘  
【摘要】:摘要:基于电压源变换器的高压直流输电(VSC-HVDC)的核心技术之一就是满足更高电压和功率等级的电压源变换器(Voltage Source Converter, VSC)。模块组合多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC)作为新型多电平电压源变换器,以其独特的结构优势弥补了传统电压源变换器的不足,十分适用于VSC-HVDC输电系统。 论文首先详细分析了MMC的拓扑结构、工作原理和数学模型,深入研究了适用于MMC的开关调制技术。通过单相三电平和五电平MMC的MATLAB仿真结果,对比验证了载波移相SPWM调制和阶梯波调制各自的技术特点及可行性。 论文分析了MMC-HVDC的控制原理和数学模型,提出了适用于MMC-HVDC的双环PWM控制策略,可以实现有功、无功功率的独立控制。单位功率因数整流工况的仿真结果验证了控制策略的正确性。提出了一种在阶梯波调制方式下的电压控制策略,通过对方波脉冲进行改进再循环的方法,实现了电容电压的均衡,三电平和五电平的仿真结果验证了该方法的有效性。 最后,论文参与丌发了一台三相三电平MMC样机和一套基于DSP+FPGA的主从控制系统,利用该平台对前述内容进行实验分析,实验结果进一步验证了本文提出的控制策略的可行性和有效性。


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