【摘 要】
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模块化多电平变换器(MMC)采用模块化设计,拓扑结构简单,不仅可以应用于各种直流输电领域,而且可以应用于光伏并网发电等新能源发电领域。但是,随着功率和电压等级的不断提高,构成MMC的子模块数量越来越多,系统硬件成本升高,对控制器的计算处理能力和电容电压平衡控制算法的性能提出了更高的要求。针对这些问题,本文结合阶调式多电平逆变器的控制策略提出了阶调式模块化多电平变换器(GC-MMC),并对其进行了如
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模块化多电平变换器(MMC)采用模块化设计,拓扑结构简单,不仅可以应用于各种直流输电领域,而且可以应用于光伏并网发电等新能源发电领域。但是,随着功率和电压等级的不断提高,构成MMC的子模块数量越来越多,系统硬件成本升高,对控制器的计算处理能力和电容电压平衡控制算法的性能提出了更高的要求。针对这些问题,本文结合阶调式多电平逆变器的控制策略提出了阶调式模块化多电平变换器(GC-MMC),并对其进行了如下研究:1.本文吸收借鉴了阶调式多电平逆变器的控制策略,对MMC进行改进,提出了GC-MMC,并且对其工作原理进行了研究;提出了一种适用于GC-MMC的子模块电容电压平衡控制算法,保证桥臂中各子模块电容电压稳定,且其值具有二进制比例关系。仿真试验表明,GC-MMC理论正确,电容电压平衡控制算法有效。2.本文通过研究MMC的阀级和系统级控制策略,设计了基于GC-MMC的两端直流输电仿真系统,该系统采用基于d-q解耦的双环控制策略,不仅继承了基于MMC的两端直流输电系统运行特性,而且在使用相同数量的子模块情况下,提高了交流侧输出电压的电平数,变相降低了系统硬件成本。3.本文研究了光伏并网发电系统的组成结构及工作原理,设计了基于GC-MMC的光伏并网发电系统,并利用仿真软件搭建了基于GC-MMC的光伏并网发电系统,并分别与基于VSC和MMC的光伏并网发电系统对比。结果表明基于GC-MMC的光伏并网发电系统具有提高输出电压波形质量,降低谐波含量和硬件成本等优点。4.研究了GC-MMC直流输电系统的保护和优化。当系统发生两极短路故障时,GC-MMC可以通过闭锁全桥子模块,来降低短路故障电流。对GC-MMC进行优化,通过增加桥臂中各级子模块的数量,来提高桥臂输出电压的电平数和电压等级。
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