基于MMC拓撲的HVDC系統(tǒng)物理控制器設計.pdf

1、隨著我國直流工程的大量建設，基于模塊化多電平換流器的高壓直流輸電(MMC-HVDC)因輸出波形質(zhì)量高、響應速度快等優(yōu)勢，近年來應用逐漸增多。作為柔性直流輸電工程核心的換流器，從低壓小容量發(fā)展到目前的±350kV高壓、1000MW容量，還有向更高母線電壓更大容量發(fā)展的需求，這就對換流器控制設備提出了更高要求。本課題正是順應這樣的發(fā)展趨勢，在分析被控對象特性的基礎上，結(jié)合工程需求，對MMC拓撲的HVDC系統(tǒng)物理控制器展開研發(fā)設計工作，開發(fā)出

2、工程用換流器及換流閥控制器硬件平臺。
　　本文首先概述了由半橋結(jié)構(gòu)子模塊組成的換流器的拓撲結(jié)構(gòu)，然后對基于全控開關器件換流器的換流工作原理、電磁暫態(tài)數(shù)學模型進行分析，總結(jié)出適用于MMC控制器硬件平臺的功能需要和性能指標要求。根據(jù)指標和實際工程需要，結(jié)合控制系統(tǒng)分層設計思想，構(gòu)建了MMC-HVDC系統(tǒng)物理控制器的多級冗余架構(gòu)，重點設計完成了換流器控制器和換流器閥級控制器的硬件架構(gòu)，并給出背板加插卡式子板的控制器具體實現(xiàn)形式。

3、　　在分析工程對主控設備運算控制、設備連接、數(shù)據(jù)通訊等指標要求的基礎上，結(jié)合控制器硬件架構(gòu)，設計完成了8種功能板卡，實現(xiàn)了控制器硬件平臺的搭建。本文從電路結(jié)構(gòu)、元件選型方面入手，介紹了板卡的電路設計。通過對控制器底層通訊特點的分析，采用實時性高的SRIO作為點對點通訊協(xié)議，并在主控板IC間通訊上進行了應用驗證。
　　本文最后從環(huán)境條件、機械強度、電磁兼容三個方面對控制器可靠性要求進行分解研究，開展了控制器硬件可靠性的設計改進工作，