学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

模块化多电平换流器控制系统关键技术研究

作　者: 高淳
导　师: 姜建国
学　校: 上海交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 模块化多电平换流器多电平调制电容均压环流抑制
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 234次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

模块化多电平换流器凭借其特殊的双星型单桥臂模块级联型的拓扑结构，区别于传统的多电平换流器，具有独特的性能。该拓扑拥有良好的拓展性，降低了对开关器件的耐压的要求，为高压大功率的应用场合中的电力电子装置提供了新的发展方向，具有良好的应用前景。本论文针对模块化多电平换流器的调制与控制技术进行了深入研究，主要内容包括：（1）介绍了模块化多电平换流器的基本原理，包括拓扑结构和工作原理；并分析了它的电流和电压的运行特性。（2）研究、比较了适用的多电平调制技术，并研究了适用于调制技术的电容电压平衡控制方法。建立了环流的正序与负序网络下的数学模型，设计了环流抑制控制器。建立了模块化多电平换流器在三相静止坐标系和同步旋转坐标系下的数学模型。设计了基于状态反馈解耦的电流间接控制策略。（3）搭建基于此换流器的高压直流输电仿真模型，详细阐述关键模块的实现方法，并对调制与控制算法进行验证与分析。（4）基于传统拓扑，提出一种新型的带有H桥单元的拓扑结构，深入研究了它的调制与控制策略，使其能有效提高输出电平数；改进了排序均压控制策略，引入最大电压偏差量，有效降低开关损耗。（5）研制了基于VME总线的硬件实验平台，详细阐述了系统软、硬件构架。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-13
第一章绪论  13-21
  1.1 引言  13
  1.2 传统的多电平换流器  13-16
    1.2.1 二极管箝位型多电平换流器  14-15
    1.2.2 飞跨电容箝位型多电平换流器  15-16
    1.2.3 级联 H 桥型多电平换流器  16
  1.3 模块化多电平换流器概述  16-19
    1.3.1 模块化多电平换流器的拓扑结构  16-18
    1.3.2 模块化多电平换流器的研究现状  18-19
  1.4 论文的主要工作  19-21
第二章模块化多电平换流器的原理分析  21-32
  2.1 模块化多电平换流器的拓扑结构  21-24
  2.2 模块化多电平换流器的工作原理  24-25
  2.3 模块化多电平换流器的运行特性  25-29
    2.3.1 模块化多电平换流器的电流特性  26-27
    2.3.2 模块化多电平换流器的电压特性  27-29
  2.4 子模块电容值的计算原则  29-31
    2.4.1 抑制子模块稳态电压波动  29-30
    2.4.2 对系统有功功率调节动态响应时间的影响  30
    2.4.3 抑制子模块暂态电压波动  30
    2.4.4 限制直流双击故障电流  30-31
  2.5 本章小结  31-32
第三章模块化多电平换流器的调制与控制技术  32-56
  3.1 多电平换流器的调制方式  32-35
    3.1.1 脉宽调制方式  32-33
    3.1.2 阶梯波调制方式  33-34
    3.1.3 最近电平调制方式  34-35
  3.2 电压平衡控制策略  35-37
    3.2.1 电压排序控制策略  36
    3.2.2 分级式均压控制策略  36-37
  3.3 环流抑制控制策略  37-44
  3.4 模块化多电平换流器整体功率控制策略  44-54
    3.4.1 与电网间的能量交换关系  44-46
    3.4.2 两个坐标系下的数学模型  46-50
    3.4.3 模块化多电平换流器的稳定性及稳态功率  50-52
    3.4.4 模块化多电平换流器的功率控制策略  52-54
  3.5 本章小结  54-56
第四章模块化多电平换流器控制系统的仿真研究  56-67
  4.1 仿真模型中的调制与控制模块设计  57-61
    4.1.1 载波层叠调制模块  57-58
    4.1.2 状态反馈解耦控制模块  58-59
    4.1.3 均压及换流抑制控制模块  59-61
  4.2 仿真结果分析  61-66
    4.2.1 电压与电流的输出波形  61-63
    4.2.2 直轴与交轴的输出波形  63-64
    4.2.3 直流侧电压波形  64-66
  4.3 本章小结  66-67
第五章模块化多电平换流器的相关优化研究  67-81
  5.1 新型的模块化多电平换流器拓扑结构  67-76
    5.1.1 拓扑结构及其调制策略  67-69
    5.1.2 新型拓扑的调制技术  69-71
    5.1.3 新型拓扑的控制策略  71-73
    5.1.4 仿真结果分析  73-76
  5.2 电压排序控制方法的优化  76-80
    5.2.1 最大电压偏差量  76-77
    5.2.2 仿真结果比较  77-80
  5.3 本章小结  80-81
第六章基于 VME 总线的模块化多电平换流器控制系统  81-91
  6.1 硬件平台的系统构架  81-83
  6.2 VME 机箱总控系统  83-86
  6.3 A/D 采样的软件调试  86-88
  6.4 控制系统的软件结构  88-90
  6.5 本章小结  90-91
第七章结束语  91-93
  7.1 主要工作与创新点  91-92
  7.2 后续研究工作  92-93
参考文献  93-97
附录1 排序与选择模块程序代码  97-100
附录2 基于 VME 总线的硬件实验平台实物照片  100-101
致谢  101-102
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  102-105
附件  105-102
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  102-105

模块化多电平换流器控制系统关键技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文