不对称情况下模块化多电平电力电子变压器控制策略研究

摘要

随着智能电网概念的兴起以及分布式发电技术的推广，电力电子变压器以其能量密度高、灵活可控性强的优点，将在电力系统中发挥日益重要的作用。目前，电力电子变压器普遍采用输入级、隔离级和输出级三级式结构，将扩展性良好的模块化多电平拓扑作为其输入级，有助于拓宽电力电子变压器的应用范围。因此，研究模块化多电平电力电子变压器在各类运行工况下的控制策略，对电力系统的发展和稳定都意义重大。
　　本文在详细分析MMC型PET工作原理的基础上，分别建立了输入级、中间级、输出级的数学模型，对比了双调制波载波移相调制策略和最近电平逼近调制策略用于MMC型PET的优缺点，重点研究了MMC型PET在对称或不对称情况下各级的闭环控制策略。
　　当MMC型PET三相对称时，对于输入级，本文采用子模块电压平衡控制、电流控制、负序二倍频环流抑制相结合的整体控制策略;对于中间级，针对多个DAB变换器输出并联结构，本文提出了通过输入均压实现各DAB变换器功率平衡的控制策略;对于输出级三相逆变器，本文采用控制输出电压的控制策略。当MMC型PET三相不对称时，本文对比了抑制交流侧负序电流和抑制直流侧电压波动两种不同控制目标的输入级电流控制策略，提出了适用于MMC型PET的电流控制、各序二倍频环流抑制相结合的控制策略，同时实现了保持输入交流电流三相对称和维持输出直流母线电压恒定两个控制目标。
　　最后，本文通过Matlab/Simulink平台搭建了MMC型PET模型，针对输入级交流侧三相对称和不对称情况、输出级负载不对称情况分别进行了仿真分析，验证了本文提出的MMC型PET控制策略在各种运行工况下的有效性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与研究意义

1．2 模块化多电平变换器

1．2．1 多电平变换器技术概述

1．2．2 模块化多电平变换器研究现状

1．2．3 模块化多电平变换器应用现状

1．3 模块化多电平电力电子变压器

1．3．1 电力电子变压器的基本概念和发展状况

1．3．2 模块化多电平电力电子变压器的研究现状

1．4 论文主要内容

第二章 模块化多电平电力电子变压器的工作原理与建模

2．1 模块化多电平电力电子变压器主电路拓扑

2．2 模块化多电平变换器工作原理与建模

2．2．1 模块化多电平变换器功率单元工作原理

2．2．2 模块化多电平变换器主电路工作原理

2．2．3 模块化多电平变换器建模

2．3 双向主动全桥变换器工作原理与建模

2．4 三相逆变器工作原理与建模

2．5 本章小结

第三章 模块化多电平电力电子变压器的调制与控制策略

3．1 模块化多电平变换器的调制与控制策略

3．1．1 模块化多电平变换器的调制策略

3．1．2 模块化多电平变换器的控制策略

3．2 DAB变换器的控制策略

3．2．1 软开关条件分析

3．2．2 单个DAB变换器控制策略

3．2．3 多DAB变换器输出并联控制策略

3．3 三相逆变器的控制策略

3．4 仿真分析

3．4．1 输入级仿真分析

3．4．2 中间级仿真分析

3．4．3 模块化多电平电力电子变压器整体仿真分析

3．5 本章小结

第四章 不对称情况下模块化多电平电力电子变压器的控制策略

4．1 不对称情况下模块化多电平电力电子变压器的数学模型

4．2 基于瞬时对称分量法的故障分量检测技术

4．2．1 基于对称分量法的传统故障分量检测技术

4．2．2 采用瞬时对称分量法的故障分量检测技术

4．3 基于双dq0坐标系的MMC控制策略

4．3．1 正负序电流控制策略

4．3．2 环流抑制策略

4．3．3 整体控制策略

4．4 仿真分析

4．4．1 不对称情况下输入级仿真分析

4．4．2 不对称情况下模块化多电平电力电子变压器整体仿真分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 工作展望

致谢

参考文献