基于光纖復用技術的模塊化多電平變換器控制系統(tǒng)研究.pdf

1、基于電壓源型變換器的高壓直流輸電(VSC-HVDC)的興起使得與之相關的高壓大功率變換器再次成為人們關注的焦點，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)點脫穎而出。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)設計及其在樣機中具體實現(xiàn)方法有關的研究并不多，故本文以此作為重點展開研究。主要內(nèi)容

2、包括:
　　1)以MMC的拓撲結(jié)構(gòu)、工作原理、調(diào)制策略等理論為基礎，對已有的MMC兩級控制系統(tǒng)架構(gòu)和三級控制系統(tǒng)架構(gòu)進行了分析。兩級控制系統(tǒng)架構(gòu)由主控制器和輔助控制器組成，三級控制系統(tǒng)架構(gòu)則在此基礎上增加了一級子模塊控制器，雖然解決了前者子模塊電容電壓不隔離及采樣復雜的問題，但輔助控制器與每個子模塊控制器間均需2根下行光纖分別傳輸PWM脈沖信號、保護信號，以及1根上行光纖傳輸子模塊信息，當子模塊個數(shù)較多時，光纖使用總量變大。若輔助

3、控制器中的PWM調(diào)制改由子模塊控制器完成，可只需1根下行光纖傳輸調(diào)制信息，但子模塊控制器間的同步使得控制系統(tǒng)愈發(fā)復雜。
　　2)提出了一種基于光纖復用技術的MMC三級控制系統(tǒng)架構(gòu)，并將其具體化為主控制器、相控制器和子模塊控制器。主控制器是系統(tǒng)控制的核心，相控制器用于實現(xiàn)相內(nèi)PWM調(diào)制及子模塊電容電壓平衡，子模塊控制器用于生成開光管驅(qū)動信號、子模塊保護及子模塊信息監(jiān)測、上報。但相控制器發(fā)送給子模塊控制器的PWM脈沖信號及保護信號等命

4、令信息被調(diào)制成不同的矩形脈沖，僅通過同1根下行光纖傳輸，達到了節(jié)省光纖使用總量的目的。此外，由于PWM調(diào)制交由相控制器直接完成，只需確保各個相控制器間的同步，簡單且易實現(xiàn)。
　　3)在上述基礎之上，設計并搭建了一臺單橋臂子模塊個數(shù)為8的MMC樣機，并通過實驗驗證了所提出的控制系統(tǒng)架構(gòu)的可行性。首先介紹了該架構(gòu)采用的DSP和FPGA這兩類控制器;對相控制器間同步的必要性及可行方案進行了簡要分析之后，重點分析了各個控制器間的信息交互內(nèi)