模塊化多電平換流器電容電壓均衡策略.pdf

1、隨著電力電子技術的不斷發(fā)展,全控型功率開關器件的耐壓等級和容量不斷提升。然而,功率器件的開關頻率與功率處理能力之間往往存在矛盾,這使得多電平換流器無疑成為實現高壓大功率變換的最好選擇。模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是近年來提出的一種新型多電平電壓源換流器拓撲,相比傳統(tǒng)的兩電平或三電平拓撲,MMC具有良好的可擴展性,可以很方便地擴展到很高的電壓等級與功率水平。本文針對 MMC的子模塊

2、電容電壓均衡策略進行研究與分析,主要內容包括:
　　(1)介紹了傳統(tǒng)的多電平換流器拓撲與相應的電容電壓均衡策略及多電平換流器的主要調制方式,概述了MMC的拓撲結構與其電容電壓均衡策略研究現狀,闡述了本文的主要工作。
　　(2)詳細分析了MMC的拓撲結構與工作原理,建立了MMC的等效數學模型,并設計了其雙閉環(huán)控制器,介紹了三種用于MMC的調制方式及相應的電容電壓均衡策略,并指出了每種策略的不足之處。
　　(3)分析了MM

3、C內部環(huán)流所含有的諧波成分,建立了選取子模塊電容值的表達式,并在選取橋臂電感值的過程中預先將二倍頻環(huán)流考慮在內,提高參數選擇的準確性。
　　(4)針對橋臂中子模塊級聯數量較少的MMC,提出了一種改進型載波層疊調制方式,僅需一個載波即可獲得同傳統(tǒng)載波層疊調制方式基本相同的PWM輸出,設計了同該調制方式相配合的電容電壓均衡策略,并進行了仿真驗證。
　　(5)為了克服傳統(tǒng)排序選擇均衡策略的不足,提出了三種改進型策略,分別為增大排序

4、周期的方式,對電容電壓進行預處理的方式及采用新的排序選擇標準的方式,對三種策略的電容電壓均衡性能進行仿真研究,并分別探究了三種策略各自相關參數的大小對其降低功率器件平均開關頻率效果的影響。
　　(6)針對橋臂中子模塊級聯數量龐大的MMC,提出了一種基頻開關頻率的電容電壓均衡策略,該策略將階梯波調制與電容電壓均衡直接結合,闡述了其基本原理及具體實現方法,并對其進行了優(yōu)化改進與仿真驗證。
　　(7)對MMC樣機的主電路接線與控制