论文部分内容阅读
模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)具有控制灵活、输出波形质量好、开关频率低、损耗小等特性,成为近年来柔性直流输电(Voltage Source Converter-High Voltage DC, VSC-HVDC)换流器拓扑结构的研究热点。论文从MMC的运行机理出发,对基于MMC的柔性直流输电系统(MMC-HVDC)控制策略、故障保护策略及损耗计算问题进行了深入的理论分析与仿真验证,其中,MMC-HVDC系统的控制策略是基础,故障保护策略和损耗计算问题是研究核心。首先,分析MMC的运行机理,将MMC-HVDC控制系统划分为系统控制层、极控制层和阀组控制层三层结构,研究每层的控制策略；其中极控制层和阀组控制层的控制策略是研究重点,主要包括直接电流控制策略、环流抑制策略、调制策略、电容电压均衡策略等；并在PSCAD/EMTDC中搭建两端21电平MMC-HVDC系统,实现每层的控制策略并进行模块化配置。其次,对MMC-HVDC换流站故障保护策略及保护时序进行重点研究,其保护策略主要包括站内交流母线故障时抑制负序电流和有功波动的保护策略、子模块故障保护策略和站内直流母线故障保护策略；并在PSCAD/EMTDC下搭建的两端21电平MMC-HVDC系统中仿真验证所设计的故障保护策略。再次,分析MMC-HVDC系统的损耗组成,重点针对所占比重较大的换流器损耗进行计算,提出了一种基于时变电气量的MMC损耗计算通用方法,计算时引入了曲线拟合,并考虑工作结温、器件占空比、开关频率等的影响,在PSCAD/EMTDC下搭建了基于以上控制策略的51电平MMC逆变器模型,在此基础上设计并实现了MMC的损耗计算仿真模型,继而提出了一些降损措施并在仿真中进行验证。最后,总结全文所做的工作,并提出一些以后仍可继续研究的方向。论文所设计的MMC-HVDC系统控制策略、故障保护策略及MMC损耗计算通用方法均已在PSCAD/EMTDC下建立了相应的仿真模型,并借助算例仿真验证了各种控制保护策略及损耗计算方法的可行性和有效性,也为以后的研究奠定了一定的基础。