模塊組合多電平變換器(MMC)的調(diào)制策略研究.pdf

1、模塊組合多電平變換器(Modular Multilevel Converter, MMC)是一種新型電壓源型多電平變換器拓撲結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的電壓源型變換器相比，獨特的結(jié)構(gòu)特點使其具有較高的輸出電平數(shù)、輸出波形質(zhì)量高、開關(guān)頻率低、開關(guān)損耗小、模塊化結(jié)構(gòu)通用性強和四象限運行等優(yōu)點。因此，MMC拓撲在HVDC、電能質(zhì)量治理和電氣傳動等高壓大功率電力變換領(lǐng)域的應(yīng)用，受到了國內(nèi)外專家、學者的廣泛關(guān)注和研究。調(diào)制技術(shù)是MMC的核心技術(shù)之一，也是MMC

2、獲得良好的輸出性能的重要保障，本文針對MMC在中低壓場合應(yīng)用的主要調(diào)制策略進行了研究。
　　本文首先介紹了MMC及其功率單元的拓撲結(jié)構(gòu)，詳細分析了MMC的工作原理，建立了MMC的連續(xù)數(shù)學模型，分析其物理意義，為調(diào)制指令給定提供了理論依據(jù)，同時對橋臂功率單元耐壓進行了證明。
　　對比了適用于MMC的空間矢量調(diào)制、階梯波調(diào)制、載波移相調(diào)制和最近電平逼近調(diào)制方法的優(yōu)缺點，并對適用于中低壓場合MMC的兩種調(diào)制策略——階梯波調(diào)制策略和

3、載波移相調(diào)制策略進行了深入研究。推導了階梯波調(diào)制方法下MMC輸出波形的傅里葉級數(shù)表達式，針對階梯波調(diào)制策略中的開關(guān)角計算問題，提出了采用改進粒子群優(yōu)化算法(Modified Particle Swarm Optimization，MPSO)求解開關(guān)角，然后利用方波脈沖循環(huán)均壓方法以實現(xiàn)各個功率單元之間能量均衡。
　　研究了適用于MMC的雙調(diào)制波CPS-SPWM策略，基于DSP-FPGA核心控制系統(tǒng)，設(shè)計了兩種雙調(diào)制波CPS-SPW

4、M控制脈沖數(shù)字實現(xiàn)方案，并通過仿真和實驗研究不同的實現(xiàn)方案對系統(tǒng)控制效果的影響，為工程設(shè)計提供了參考依據(jù)。針對CPS-SPWM策略中電容能量均衡問題，本文提出了一種將傳統(tǒng)的雙調(diào)制波載波移相調(diào)制方法與電容電壓排序方法相結(jié)合的改進型CPS-SPWM策略，用于實現(xiàn)MMC各個功率單元電容能量均衡的目標。將改進型CPS-SPWM策略與傳統(tǒng)CPS-SPWM策略相結(jié)合，大大改善MMC系統(tǒng)的啟動性能。
　　同時本文對改進型雙調(diào)制波CPS-SPWM