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MMC-HVDC的直接功率控制策略研究

段程亭  
【摘要】:在直流输电领域,众多科研专家都对基于电压源换流器的柔性直流输电技术给予了很高的评价,一致称为是高压直流输电技术的全新代表。MMC的拓扑结构自身具有很多优点,如可以很容易实现多模块、多电平设计,是目前应用在VSC-HVDC的实际工程领域中比较理想的的多电平拓扑结构,可称之为MMC-HVDC。它在电压水平和功率等级较高的场合具有较强的技术优势,具有稳态和暂态性能高、环保性好、占地面积小等特点。本学位论文就MMC-HVDC系统的直接功率控制做了深入研究,论文包含的主要工作有: (1)介绍了MMC-HVDC课题的研究背景和意义,对常见的传统的多电平换流器的各类拓扑结构进行了对比分析,分析了国内外对MMC-HVDC的研究现状,明确了论文的主要工作。 (2)阐述了MMC的拓扑结构和工作原理,各子模块确切的工作模式和对应的工作状态,分析了MMC换流器的运行性能和其调制策略。 (3)分析了传统的VSC-HVDC的控制方法,并借鉴到MMC的控制中来,在不同的坐标系下建立了MMC的数学模型,研究了MMC的双闭环的控制策略,在系统控制器设计中解决了电容电压不稳定问题。 (4)基于瞬时功率理论,分析了MMC-HVDC系统功率交换关系,研究了基于直接功率控制策略在MMC中的应用,减少了系统控制参数,改善了动态响应的速度。考虑电网强度对换流站运行特性的影响,推导计算了DPC的适用电网的强度范围。 (5)从交流电机的虚拟磁链计算中获得启示,将虚拟磁链定向的方法引入到对MMC的瞬时功率估算中来,简化了系统结构。对虚拟磁链观测器进行改进设计,将带饱和限幅值的反馈环节积分器置换纯积分项,有效避免了以往观测方法存有的不足。


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