【摘 要】
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模块化多电平变换器（MMC）具有高度的模块化结构特点,能持续输出高电平,满足多个电压电平、功率电平的操作需求,不需要增加特殊的滤波装置,即可完成操作,能够满足高压大功率柔性直流传输的需要。以MMC为基础的柔性直流传输技术当前已经应用于多个场景,例如城市供电系统、隔离负载供电、无源网络供电等。所以分析和研究其调制技术、控制技术将具有深远影响和意义。首先,论文重点阐述了模块化多电平变换器的结构和工作原
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模块化多电平变换器（MMC）具有高度的模块化结构特点,能持续输出高电平,满足多个电压电平、功率电平的操作需求,不需要增加特殊的滤波装置,即可完成操作,能够满足高压大功率柔性直流传输的需要。以MMC为基础的柔性直流传输技术当前已经应用于多个场景,例如城市供电系统、隔离负载供电、无源网络供电等。所以分析和研究其调制技术、控制技术将具有深远影响和意义。首先,论文重点阐述了模块化多电平变换器的结构和工作原理,以此建立完整的数学模型用于分析。以MMC变换器工作原理和数学模型为基础,介绍了MMC电力参数的选择原则,为控制策略和调制策略的实现提供了理论依据。对比了几种MMC拓扑的调制策略,根据MMC的特点,论文选择最近电平逼近（NLM）作为本文的调制策略,并对NLM调制策略进行仿真研究。然后,设计MMC控制策略,内环控制策略为dq轴电流解耦,外环控制策略为定有功功率、无功功率和定交流电压和直流电压。为使MMC有更好的输出波形,分析环流的产生原理,完善了环流抑制控制器的设计工作,有效降低电压的波动性问题,同时设计了子模块的电压平衡策略,提出了基于最近电平逼近调制的优化排序算法,仿真结果表明优化策略是有效的。最后,在两相静止坐标系下,基于功能等效的思想,结合经典双闭环矢量控制和模型预测控制策略的优点,将双闭环矢量控制等效分为两个模型预测环节,形成改进的模型预测控制。针对传统预测控制中计算量大、权重因子调整复杂的问题,研究了两种不同的控制指令获取方法。通过离散化MMC数学模型,建立了MMC阀侧电压控制指令输出预测模型,实现了内环控制器的等效功能,并将内环控制功能集成到一个控制器中。从功率跟踪、负序电流抑制和功率波动抑制等方面验证了所设计控制策略的有效性。
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