基于FPGA的MMC-HVDC系統(tǒng)物理控制器設(shè)計(jì)與RTDS仿真驗(yàn)證.pdf

1、為應(yīng)對(duì)土地資源緊缺和環(huán)境污染等問題，促進(jìn)可再生能源低成本規(guī)模化開發(fā)應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，這些電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)給柔性直流發(fā)展帶來很大機(jī)遇。作為近年來柔性直流的研究熱點(diǎn)，基于模塊化多電平換流器高壓直流輸電技術(shù)（Modular Multilevel Converter based HVDC，MMC-HVDC）將模塊化設(shè)計(jì)思想和多電平技術(shù)緊密結(jié)合在一起，既彌補(bǔ)傳統(tǒng)柔性直流輸電技術(shù)的一些缺陷，同時(shí)也帶來若干額外的性能優(yōu)點(diǎn)。論文重點(diǎn)工作

2、針對(duì)MMC-HVDC系統(tǒng)物理控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，以及與實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器(Real TimeDigital Simulator，RTDS)構(gòu)成閉環(huán)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　 首先，對(duì)MMC-HVDC系統(tǒng)的分層控制原理進(jìn)行闡述，由此設(shè)計(jì)出基于FPGA的MMC-HVDC系統(tǒng)物理控制器以及它們各自工作的控制時(shí)序。通過對(duì)站級(jí)、閥級(jí)控制和系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行分析，極控制保護(hù)系統(tǒng)(Pole Control&Protectionsystem，PCP)需要選

3、擇合適的硬件平臺(tái)和測(cè)量裝置，選用FPGA作為閥基控制器(Valve Based Controller，VBC)的控制單元，可實(shí)現(xiàn)控制算法的“硬實(shí)時(shí)”處理和子模塊(SubModule，SM)“同步”觸發(fā)，以及各級(jí)控制的算法采用模塊化進(jìn)行設(shè)計(jì)，方便調(diào)試。其次，分析了在三相電壓不對(duì)稱情況下傳統(tǒng)軟件鎖相環(huán)(Software Phase-Locked Loop，SPLL)相位輸出產(chǎn)生誤差的原因，改進(jìn)的傳統(tǒng)SPLL能實(shí)現(xiàn)了正、負(fù)序分量的分離，跟蹤基

4、波正序分量可減小誤差。同時(shí)，為防止離散化PI的誤差不斷積累，本文采用增量式PI控制算法。接著，通過分析SM拓?fù)洌幽K控制器(SubModule Controller，SMC)需完成電容電壓的采樣、狀態(tài)信息的檢測(cè)、光纖通信、IGBT的驅(qū)動(dòng)以及相應(yīng)保護(hù)回路。針對(duì)光纖通信，為提高信息的可靠性和安全性，本文實(shí)施差錯(cuò)控制。最后，同步機(jī)制能保證各VBC之間和各SMC間實(shí)現(xiàn)步調(diào)一致、協(xié)同工作。
　　 論文還完成MMC-HVDC系統(tǒng)物理控制器