非正常工況下模塊化多電平變換器的控制策略研究.pdf

1、模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Convert，MMC)由于其模塊化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，更適合于應(yīng)用在高電壓大功率場(chǎng)合。MMC應(yīng)用于直流輸電、大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)及動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)确矫娴难芯恳呀?jīng)取得了一系列的成果。近年來研究熱點(diǎn)為MMC的環(huán)流及電容電壓波動(dòng)問題，但在實(shí)際工程應(yīng)用中非正常工況下MMC的運(yùn)行也是需要考慮的。
　　所以，本文針對(duì)三種非正常工況下MMC運(yùn)行存在的問題，通過改進(jìn)現(xiàn)有控制策略來實(shí)現(xiàn)MMC在非正常工況下

2、的運(yùn)行。MMC交流側(cè)非對(duì)稱工況是交流側(cè)發(fā)生故障時(shí)需要考慮的問題，交流側(cè)發(fā)生單相故障時(shí)，MMC的控制將受到影響，通過附加功率平衡控制實(shí)現(xiàn)MMC在非對(duì)稱工況下的對(duì)稱運(yùn)行;MMC低頻運(yùn)行是在MMC用于大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)需要考慮的問題，低頻工況下電容電壓出現(xiàn)較大波動(dòng)，通過注入高頻功率可以抑制波動(dòng);MMC直流側(cè)故障工況由于MMC拓?fù)涔逃械娜秉c(diǎn)，子模塊將流過較大過電流，對(duì)于直流側(cè)輸出較低電壓的工況，通過提出一種混合型MMC及其控制策略，實(shí)現(xiàn)直流側(cè)非正

3、常工況下的正常運(yùn)行。
　　本文首先總結(jié)了MMC非正常工況下控制策略的研究現(xiàn)狀，進(jìn)而分析了典型MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理，基于橋臂電流直接控制分別給出了正常工況下整流側(cè)MMC和逆變側(cè)MMC的多層次電容電壓平衡控制策略。
　　其次，本文研究了MMC交流側(cè)非對(duì)稱工況下的控制策略，分別對(duì)整流側(cè)MMC和逆變側(cè)MMC在交流側(cè)非對(duì)稱工況下應(yīng)用正常工況控制策略進(jìn)行了仿真;對(duì)整流側(cè)MMC在交流側(cè)非對(duì)稱工況下提出了兩種控制策略改進(jìn)方案，分析了其

4、原理及實(shí)現(xiàn)方法，并通過PSCAD仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　再次，本文研究了MMC帶電機(jī)低頻運(yùn)行的問題及相應(yīng)的控制策略，提出通過注入高頻功率抑制SM電壓電壓波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)MMC帶電機(jī)的啟動(dòng)及低頻運(yùn)行，低頻運(yùn)行策略的有效性在PSIM中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證;進(jìn)一步提出一種異步電機(jī)的模擬仿真電路用于實(shí)時(shí)驗(yàn)證MMC的低頻運(yùn)行控制策略及電機(jī)控制策略，對(duì)所提模擬仿真電路的有效性在PSIM中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　最后，本文提出了一種混合型MMC的結(jié)構(gòu)，兼