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?fù)浣Y(jié)構(gòu)的柔性直流輸電(Modular Multilevel Converter，MMC-HVDC)系統(tǒng)是在國(guó)際能源調(diào)整、新能源發(fā)電普及的大背景下應(yīng)運(yùn)而生的一種新型直流輸電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該拓?fù)湓跍p少開關(guān)損耗、容量升級(jí)、電磁兼容、故障管理等方面具有其它多電平換流器所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。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(shí)意義。
　　MMC各子模塊直流側(cè)電容相互獨(dú)立。在實(shí)際運(yùn)

2、行中，因?yàn)槟K參數(shù)、充放電時(shí)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(dǎo)致輸出電壓波形畸變，影響裝置的穩(wěn)定工作，重則導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰無(wú)法正常運(yùn)行。
　　為解決上述問題，本文首先建立了MMC-HVDC系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析其基本工作原理。隨后，開展 MMC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分別從系統(tǒng)級(jí)控制和裝置級(jí)控制兩個(gè)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(jì)。通過進(jìn)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(yù)測(cè)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(shí)，引入環(huán)流抑制措施。同時(shí)為了進(jìn)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(jí)，結(jié)合系統(tǒng)充放電狀態(tài)進(jìn)行脈沖的再分配，并通過仿真驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置為平臺(tái)，在TMS320F28335控制芯片中完成了相關(guān)實(shí)驗(yàn)程序的編寫，并開展了實(shí)驗(yàn)電路的初步驗(yàn)證工作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步