基于高压直流输电系统的模块化多电平整流器研究

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模块化多电平换流器(Modular multilevel converter,MMC)作为一种新型电压源换流器拓扑结,因其自身的结构特点和更好的功能,使得一些传统的两电平和三电平拓扑结构的换流器无法与其相比。特别是在电压源高压直流输电系统和中高压调速领域应用很广泛,有着很好的稳态和暂态性能,因而模块化多电平换流器成为高压直流输电研究的重点和热点。  本文在查阅国内外相关书籍和文献的基础上,对模块化多电平整流器的拓扑结构、工作原理、调制方法和相关控制策略进行了研究和分析,并通过仿真对本文研究的成果进行了验证。  文中首先对模块化多电平整流器的应用现状进行了研究,分析了传统的两电平和三电平整流器的几种拓扑结构。通过与传统的两电平拓扑结构和三电平拓扑结构整流器的工作原理的比较,进而研究了模块化多电平整流器拓扑结构模型,以模块化五电平整流器为例,研究了它的工作原理和数学模型。然后,对模块化多电平整流器的调制策略进行了比较分析,采用了一种更适合模块化多电平电平整流器的空间电压矢量脉宽调制(Space Voltage Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)策略。其次,对模块化多电平整流器的控制策略进行了详细的阐述,即双闭环控制策略;并对模块化五电平整流器的子模块电容电压均衡控制方法进行了研究设计。最后,在此模型基础上通过MATLAB/SIMULINK仿真软件进行仿真得到波形,最终的仿真波形验证了本文所采用的SVPWM算法和控制策略的正确性,以及此模块化五电平整流器拓扑结构的适用性和可行性。
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