模塊化多電平變流器控制系統(tǒng)的研制.pdf

1、隨著基于電壓源型變換器的高壓直流輸電的興起，模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter，MMC)以其高度模塊化、低輸出畸變率、高可靠性等優(yōu)點成為人們關注的焦點。近年來，關于MMC的研究仍側(cè)重于建模、子模塊電容電壓平衡、內(nèi)部環(huán)流抑制等控制層面，但是與MMC控制系統(tǒng)架構(gòu)設計及其具體工程實現(xiàn)有關的研究并不多，故本文以此作為重點展開研究。主要內(nèi)容包括:
　　(1)以MMC的拓撲結(jié)構(gòu)、工作原理、調(diào)制策略等理

2、論為基礎，建立單相數(shù)學模型，明確了控制系統(tǒng)的功能需求，利用MATLAB/Simulink仿真軟件對基本的控制策略，如電容均壓控制、環(huán)流抑制以及交流預充電控制進行了仿真分析，選擇了適用于硬件控制系統(tǒng)的控制策略。
　　(2)根據(jù)MMC控制系統(tǒng)的功能需求，對已有的MMC控制系統(tǒng)架構(gòu)進行了分析。針對兩級控制系統(tǒng)架構(gòu)需要光纖數(shù)量較多、主控制器運算負擔重的問題，以及三級控制系統(tǒng)架構(gòu)子模塊之間需要時鐘同步的問題，提出了一種新的三級控制系統(tǒng)架構(gòu)。

3、基于提出的三級控制系統(tǒng)架構(gòu)，對各個功能模塊進行了劃分，并選擇合適的控制器來實現(xiàn)。
　　(3)在確定硬件架構(gòu)的基礎上，對各個控制器的軟件設計進行了分析，規(guī)定了各個控制器之間的通信協(xié)議和信息交互內(nèi)容。研究了主控制器DSP和輔助控制器FPGA主要功能實現(xiàn)的方法，并對關鍵的功能模塊進行了軟件功能仿真和實驗驗證。
　　(4)在上述工作的基礎上，參與設計并搭建了一臺三相5電平MMC樣機，利用平臺對基本的控制策略進行了驗證，給出了各種工況