應用于柔性直流輸電系統(tǒng)的模塊化多電平換流器的研究.pdf

1、柔性直流輸電(Voltage source converter based high voltage direct current，VSC-HVDC)在可再生能源發(fā)電并網和孤島供電等領域有巨大的優(yōu)勢使它得到廣泛的研究與應用。電壓源換流器是 VSC-HVDC的核心組成部分，其中模塊化多電平換流器(Modular multilevel converter，MMC)以其獨特的模塊化和可擴展性成為大功率遠距離直流輸電系統(tǒng)中最具潛力的換流器拓撲結

2、構。該文以MMC-HVDC系統(tǒng)為研究對象，主要對MMC的拓撲結構、子模塊電容電壓均衡、循環(huán)電流抑制以及控制策略等問題進行深入研究。
　　首先，詳細介紹了MMC的工作原理、數學模型及運行特性，分析了MMC常用的兩種調制策略（即最近電平調制和載波移相調制）的工作原理和適用范圍，并針對這兩種調制技術分別引出其適用的子模塊電容電壓均衡控制方法，還就MMC普遍存在的循環(huán)電流問題，分析了其產生機理及抑制技術。
　　其次，該文對三種傳統(tǒng)的

3、模塊化多電平換流器——半橋子模塊、全橋子模塊、箝位雙子模塊的拓撲結構、工作原理、直流故障穿越能力等方面作詳細的對比分析，總結出不同子模塊的優(yōu)缺點。在此基礎上，提出一種混合型 MMC，它是由全橋子模塊和半橋子模塊共同組成MMC的上下橋臂，重點闡述了其基本參數選取原則，設計了適用于混合型MMC拓撲的改進的子模塊電容電壓均衡方法，并分析了在直流電壓下降情況下該系統(tǒng)良好的運行特性。最后通過仿真驗證了混合型MMC和改進的電容均壓策略的可行性和有效

4、性，指出混合型MMC不僅具備直流側故障穿越的能力，還具有更高的設備利用率和更低的功率損耗，具有較好的應用前景。
　　最后，闡述了 MMC-HVDC控制的基本原理，建立MMC-HVDC在dq旋轉坐標下的數學模型并設計了直接電流控制器，針對直接電流控制在實際MMC-HVDC應用中，控制復雜且計算量大等缺陷，提出一種模型預測控制策略。該策略根據MMC-HVDC的離散時間數學模型，開發(fā)對應于離散時間模型的預測模型，通過求解一個最優(yōu)化問題，