MMC-HVDC系統(tǒng)電容電壓平衡控制策略研究.pdf

1、基于模塊化多電平換流器拓撲結(jié)構(gòu)的柔性直流輸電(Modular Multilevel Converter，MMC-HVDC)系統(tǒng)是在國際能源調(diào)整、新能源發(fā)電普及的大背景下應(yīng)運而生的一種新型直流輸電拓撲結(jié)構(gòu)。該拓撲在減少開關(guān)損耗、容量升級、電磁兼容、故障管理等方面具有其它多電平換流器所無法比擬的優(yōu)勢。圍繞MMC控制系統(tǒng)開展相關(guān)研究是MMC能否工程化應(yīng)用的必要條件之一，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　MMC各子模塊直流側(cè)電容相互獨立。在實際運

2、行中，因為模塊參數(shù)、充放電時間以及損耗等差異易出現(xiàn)電容電壓不平衡現(xiàn)象，如果不采取平衡控制措施，輕則導致輸出電壓波形畸變，影響裝置的穩(wěn)定工作，重則導致整個系統(tǒng)崩潰無法正常運行。
　　為解決上述問題，本文首先建立了MMC-HVDC系統(tǒng)的數(shù)學模型，分析其基本工作原理。隨后，開展 MMC控制系統(tǒng)設(shè)計，分別從系統(tǒng)級控制和裝置級控制兩個方面入手，完成電壓外環(huán)控制器和電流內(nèi)環(huán)控制器的設(shè)計。通過進一步分析傳統(tǒng)MMC子模塊均壓策略中存在的一些問題和

3、不足，提出了一種基于模型預測方法的直流側(cè)均壓控制策略，在優(yōu)先考慮交流側(cè)電流控制效果的同時，引入環(huán)流抑制措施。同時為了進一步平衡子模塊電容電壓，緩解處理器壓力，給子模塊電壓分配優(yōu)先級，結(jié)合系統(tǒng)充放電狀態(tài)進行脈沖的再分配，并通過仿真驗證了所提控制策略的優(yōu)越性和有效性。
　　最后，以一套20kVA的MMC-HVDC實驗裝置為平臺，在TMS320F28335控制芯片中完成了相關(guān)實驗程序的編寫，并開展了實驗電路的初步驗證工作，實驗結(jié)果進一步