模塊化多電平變換器最近電平控制分析及改進(jìn)措施研究.pdf

1、模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter，MMC)擁有高度模塊化結(jié)構(gòu)，優(yōu)越的冗余設(shè)計(jì)及控制性能，很強(qiáng)的不平衡運(yùn)行能力，良好的故障穿越及黑啟動(dòng)能力，較低的器件應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)，并且在高壓柔性直流輸電、電能質(zhì)量治理、中高壓大功率的電機(jī)驅(qū)動(dòng)等高壓大功率領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以MMC調(diào)制技術(shù)為主要研究對(duì)象，對(duì)最近電平控制(Nearest Level Control，NLC)方法進(jìn)行了深入的分析和研究。

2、　　本文采用等效模型的方法，介紹了模塊化多電平變換器的工作原理。推導(dǎo)了NLC方法下MMC等效交流輸出電壓表達(dá)式，并對(duì)其進(jìn)行了深入的分析，具體如下：
　　(1)針對(duì)等效交流輸出電壓電平數(shù)分段解析表達(dá)式不夠完善的問(wèn)題，推導(dǎo)了電平數(shù)關(guān)于控制系統(tǒng)的采樣頻率、子模塊數(shù)、交流電壓調(diào)制比的完整的解析表達(dá)式。并采用數(shù)值計(jì)算的方法，對(duì)電平數(shù)特性進(jìn)行了分析，得到了NLC控制方法下采樣頻率選取的理論依據(jù)。
　　(2)對(duì)輸出電壓波形進(jìn)行了傅里葉分析

3、，推導(dǎo)了基波、諧波詳細(xì)計(jì)算的解析表達(dá)式，并根據(jù)輸出波形基頻周期內(nèi)呈現(xiàn)負(fù)對(duì)稱(chēng)的特性，對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)化，得到了基波、諧波簡(jiǎn)化計(jì)算的解析表達(dá)式。根據(jù)基波、諧波的解析表達(dá)式，采用數(shù)值計(jì)算的方法，分析了輸出波形的諧波特性以及THD的大小。
　　(3)對(duì)于子模塊數(shù)不多的場(chǎng)合，NLC方法存在著輸出波形諧波含量大，子模塊電容電壓波動(dòng)幅值大等問(wèn)題。因此提出了兩種改進(jìn)方法：一種是基于電平取整值增多的方法，即在常規(guī)NLC取整值中加入0.5的小數(shù)分量的方法